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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Netzteil 13,2V min. 1,5A mit Wirkungsgrad > 85%


Autor: Sascha K (Gast)
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Guten Morgen,
brauche eine Gleichspannungsversorgung mit 13,2 -14 Volt und einem 
Ausgangsstrom von 1,5A mit wünschenswertem Wirkungsgrad > 85%. Das 
besondere ist nur, dass ich den Wirkungsgrad gern schon bei 300-500mA 
Teillast hätte und das ganze muss geräuschlos sein.

Wie könnte man das realisieren? Schwanke zwischen einem (vmtl. 
speziellen und teuren) Schaltnetzteil oder eventuell gar einem 
Ringkerntrafo mit Schottky- Gleichrichtung. Das Problem am Ringkern ist 
nur, dass er vermutlich stark brummen wird?!

: Verschoben durch Admin
Autor: Pete K. (pete77)
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Hat TI hier keine passenden Bausteine parat?

Autor: Frank (Gast)
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http://www.schukat.com/schukat/schukat_cms_de.nsf/...

Als Beispiel 12V, es gibt auch andere Anbieter. Die Ausgangsspannung ist 
+10% justierbar, oder 15V -5%.

Autor: Sascha K (Gast)
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Na ich wollt es eigentlich schon aus "erprobten Bauteilen" 
zusammenbauen, da es für Netzspannungsanschluss gedacht ist. Sorry, 
dieses Detail habe ich im ersten Post vergessen:

Eingangsspannung ist Netzspannung

Autor: Sascha K (Gast)
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@Frank: die Daten kommen auf den ersten Blick vielleicht passig vor, 
diese Angaben über den Wirkungsgrad gelten aber bei so geringer Teillast 
leider noch nicht.

Autor: Frank (Gast)
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Vielleicht findest Du ein Datenblatt dazu. Der Wirkungsgrad dürfte für 
Vollast angegeben sein, bei Teillast könnte er besser sein und ohne Last 
ist der Wirkungsgrad 0%. Oder Du probierst es aus, der Preis ist doch 
passabel.

Oder so etwas:
http://www.schukat.com/schukat/schukat_cms_de.nsf/...

Ein kleiner Eingriff ermöglicht leichte Spannungsänderungen ;-)

Autor: Sascha K (Gast)
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Nein, bei Teillast fällt der Wirkungsgrad nur noch weiter aufgrund der 
festen Verluste in der Elektronik des Schaltnetzteils.

Autor: Frank (Gast)
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Das glaube ich so nicht. Die Verluste sind durchaus auch lastabhängig.
Viel Erfolg!

Autor: Sascha K (Gast)
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Das stimmt schon, aber der Wirkungsgrad steigt mit entnommener Leistung. 
War auch nicht bös gemeint, aber das ist nunmal so.

Autor: Frank (Gast)
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Dann rechne mal 14V/0,3A mit 85% Wirkungsgrad: etwa 0,75W 
Verlustleistung.
Dann 21W (14V/1,5A) zu 21,75W: etwa 96% Wirkungsgrad bei Vollast.
Sei mir nicht bös, aber so ein Netzteil wird schwer zu finden sein.

Autor: Sascha K (Gast)
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Sowas schrieb ich bereits selbst und daher die Nachfrage, ob ein 
Ringkern- Transformator vielleicht sinnvoll wäre.

Autor: Ludger (Gast)
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Hallo Sascha,

dann schau Dir mal die Wirkungsgrade von Transformatoren an...
das wird nichts. Dazu kommt noch Gleichrichtung / Glättung.

Gruß Ludger

Autor: Sascha K (Gast)
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Also Ringkerne sind weitaus effizienter als die meisten Schaltnetzteile. 
Ein 30VA Ringkern sollte bei Volllast etwa 80% und bei Teillast um 500mA 
etwa 90% Wirkungsgrad bringen.

Autor: Frank (Gast)
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Dann mußt Du jetzt nur noch einen Ringkerntrafo mit stabilisiertem 14VDC 
Ausgang finden ;-)

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Frank schrieb:
> Die Verluste sind durchaus auch lastabhängig.

Verlust und in kausaler Konsequenz auch der Wirkunggrad ist immer 
lastabhängig.

Autor: Thomas S. (tsalzer)
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Vielleicht habe ich nicht alles genau gelesen, aber woher kommt die 
Grundversorgung?

An Netzspannung, Akkus oder was?

Für die Angabe des Wirkungsgrades ist die ganze Kette wichtig, oder ist 
das hier anders? Wenn ja, dann brauche ich die Angabe, das kommt rein - 
und das soll rauskommen.

WARUM ist der Wirkungsgrad für Dich so wichtig?

fragender
ts

Autor: Frank (Gast)
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Lehrmann Michael schrieb:
> Frank schrieb:
>> Die Verluste sind durchaus auch lastabhängig.

Du mußt den Zusammenhang sehen; meine Aussage war die Reaktion auf:

"... aufgrund der festen Verluste in der Elektronik ..."


>WARUM ist der Wirkungsgrad für Dich so wichtig?

Ich glaube, er weiß es selber nicht. Es werden nur schwer erreichbare 
Forderungen aufgestellt, die bei Kenntnis der Kosten schnell wieder 
verworfen werden, weil sie überhaupt nicht wichtig sind.

Autor: Sascha K (Gast)
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Das wichtige ist halt die hohe maximale Leistung, hingegen auch ein 
hoher Wirkungsgrad im Teillastbereich (Auslastung 20-30%)

Autor: nicht Gast (Gast)
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Bleibt immer noch die Frage:
>WARUM ist der Wirkungsgrad für Dich so wichtig?


doch Gast

Autor: Sascha K (Gast)
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weil dahinter ein Schaltregler sitzt, der schon auf 91% getrimmt wurde 
und jetzt die Versorgungsspannung mit beispielsweise nur 80% davor zu 
setzen wäre recht witzlos.

Autor: nicht Gast (Gast)
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Dann muss die Eingangsspannung dieses Reglers ja wohl noch nicht 
stabilisiert sein?

Und wieso hat man sich beim Trimmen des Schaltreglers keine Gedanken 
gemacht, wo der seine Versorgung dann mal herbekommt?

Immer wieder das Gleiche, fehlende Angaben zu den tatsaechlichen 
Anforderungen....

doch Gast

Autor: Sascha K (Gast)
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Anforderung: LED- Ansteuerung
Habe ich was von geregelter Ausgangsspannung gesagt? Brauche Sie nicht, 
aber der Schaltregler hat die höchste Effizienz so bei 13-14Volt.

Autor: nicht Gast (Gast)
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Du hattest die Anforderung 13,2 -14 Volt bei 300-1500mA aufgestellt. Das 
geht nur stabilisiert.

Davon ganz abgesehen:
Dauerbetrieb (7860h) bei 1W im Jahr ca 2 EUR Kosten. Davon bei 
Beleuchtung also maximal ein Viertel. Kannst Du die wieder einsparen bei 
ca. 3-4 Jahren Lebensdauer?

Dann werden neue Saeue durchs Dorf getrieben...

doch Gast

Autor: Sascha K (Gast)
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Sowas macht man nicht aus Sinn und Verstand, sondern aus Überzeugung! 
;-)
Ich habe mit dem Ringkerntrafo doch eine realtiv sinnvolle und 
nachvollziehbare Lösung präsentiert und bisher wurde mir nicht sinnvoll 
dargelegt, warum diese keinen Sinn macht.

Autor: nicht Gast (Gast)
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>Sowas macht man nicht aus Sinn und Verstand, sondern aus Überzeugung!

Tut mir leid, aber ich bin Ingenieur und da kommt die Ueberzeugung erst 
spaeter. An der Stelle halte ich diese schlicht und einfach fuer Unfug.

Mach was Du willst.

doch Gast

Autor: Sascha K (Gast)
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Nun wein doch bitte nicht.

Autor: MaWin (Gast)
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buhahaha die armen Ingeneure, Borderline at its best!

Autor: nicht Gast (Gast)
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>Borderline at its best!

Wo siehst Du das?

doch Gast

Autor: BMK (Gast)
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Nach meiner Meinung hatten die letzten Posts
einen Wirkungsgrad < 10% :-)

Jetzt mal ein Post, der etwas höher liegen sollte.

http://www.nuvotem.com/en/products/pdf/Trafo%20Cat...

Bitte mal Seite 4, Abb. 4 betrachten. Ein 30VA Ringkerntrafo,
der sicherlich infrage kommt, hat bei Nennlast etwas über 80%,
aber bei Teillast bis über 90%. Das wäre doch mal ein Ansatz.

Möglich wäre noch zur Wirkungsgrad-Steigerung eine anschliessende
aktive Gleichrichtung:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/43223/DE...

Ist aber fraglich, ob sich das rechnet. Eine 'normale' Gleichrichtung
mit Schottky wird pro Diode 0,3...0,4V schlucken, und bei einer
Spannung 13,2V fällt das prozentual nicht so ins Gewicht.

Autor: Sascha K. (Gast)
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nun wird es doch wieder interessant, vielen Dank! Wie weit wirkt sich 
denn die Spannungserhöhung bei Teilbelastung aus? Oder ist das nur bei 
gänzlich unbelastetem Trafo so schlimm wie bei Talema angegeben?

Autor: BMK (Gast)
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Folgende These:

Man sieht (wenigstens in etwa), dass die Wirkungsgradkurve von Talema
für den 30VA Trafo ab 15% Belastung über 90% Effizienz geht und
das bis zu einer Belastung von 45% beibehält. Darüber hinaus geht es
wieder deutlich runter.

Im Eingangspost wurde als Maximallast 14V*1,5A genannt also 21VA
Weiterhin soll bei 14V*0,5A=7VA noch eine ebenso gute Effizienz sein.

Nehmen wir mal einen 50VA Trafo (die Kurve sollte da ähnlich aussehen)
21VA entspricht hierbei 42% Auslastung und 7VA 14%.
Volltreffer. Der würde bei beiden Belastungen ziemlich genau
im Wirkungsgradmaximum von über 90% Effizienz liegen.

Außerdem ist dieser spannungssteifer als der 30VA und auch durch die
Teilbelastung wird die Ausgangsspannung weit weniger variieren.

Nachteile:
- Teurer. Zum Glück ist die Differenz in dieser Leistungsstufe gering;
  ich nehme mal als Beispiel die Typen von Reichelt, da ist die
  Differenz vom 30VA mit 15,75 zu 50VA mit 16,85 nur 1,10 EUR

- Schwerer und Größer. Der 50VA Typ ist bei gleichem Durchmesser
  6mm höher und 24 Gramm schwerer. Also noch zu verschmerzen.

Für mein Verständnis spricht alles für diesen Ansatz, wenn die Effizienz 
im Vordergrund steht. Für die Ökonomen ist das vermutlich Käse.

Autor: Sascha K. (Gast)
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einen weiteren Vorteil sehe ich darin, dass ich bei Bedarf noch weitere 
Wicklungen aufbringen könnte um beispielsweise selbst mit Linearreglern 
halbwegs effizient eine Hilfsspannung von 5V oder 3,3V produzieren 
könnte.

Autor: Fralla (Gast)
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Nimm ein Schaltnetzteil.
85% sind ja nicht so viel.

Dammit der Wirkungsgrad bei Teillast nicht zu sehr fällt müssen die 
Konstanten Verluste, also haupsächlich Schaltverluste reduziert werden.
Mit einem Quasiresonanten Sperrwandler gehn sich >85% locker aus. 
Ansonsten Synchrongleichrichten. Einen Trafo(zb EFD20 Kern) müsst man 
dann selbst Wicklen.
MFG

Autor: BMK (Gast)
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Ach, ist das schön.

Ich konstatiere:
MaWin hat den Vogel abgeschossen mit einer Effizienz von 110%
auf die Lachmuskeln mit seiner Bemerkung "buhahaha"

mfg
BMK

Autor: Sascha K. (Gast)
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Ich glaub dieser MaWin ist hier solch ein "urbaner Mythos" ;-)

Autor: Sascha K. (Gast)
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@Fralla: Kannst Du deine Idee weiter ausführen oder gar ein 
entsprechendes Netzteil nennen?

Autor: Fralla (Gast)
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>Kannst Du deine Idee weiter ausführen oder gar ein entsprechendes >Netzteil 
nennen?
Da fäält mir nur ein "LOGO!Power" 12V/1.9A von Siemens ein.

Aber ich meinte eine Topologie für ein SNT oder einen entsprechenden 
extrem simplen Controller, zb den NCP1207, der hat eine 
demganetiseriungserkennung, einen HV-Stromquelle zum Hochtstarten (DSS), 
uvm integriert. Im DB Steht alles was man braucht, außer die 
dimmensionierung des Reglers.

MFG

Autor: Sascha K. (Gast)
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Das Netzteil wollte ich aber eigentlich nicht selbst bauen! ;-)
Warum wird denn das Netzteil laut Siemens nur mit murkseligen 75% 
Wirkungsgrad angepriesen?

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Bei einer Lösung mit Netztrafo muss man die Trafospannung +10% auslegen, 
da Netzspannungsschwankungen bis +/-10% möglich sind. Wird der Trafo 
jetzt auch noch nur mit halber Nennlast belastet, dann kommen nochmals 
mindestens 10% mehr Spannung aus dem Trafo. Das ergibt also im mittleren 
Lastbereich schon mal typischerweise eine um 20% zu hohe Ausgansspannung 
hinter dem Gleichrichter. Es hat schon seinen Grund warum heutzutage in 
praktisch allen Geräten ein primär geregeltes Schaltnetzteil steckt.

Autor: Sascha K. (Gast)
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Okay, das ist ein guter Grund. Bleibt aber noch immer die Frage, wie man 
meine Anforderungen mit eine Schaltnetzteil erfüllen kann.

Bei 100% Auslastung darf der Wirkungsgrad gern auf 70% absinken oder so, 
im Teillastbereich um 350mA sollten aber schon echte 85% drin sein.

Autor: Michael O. (mischu)
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Das Beste (aus Wirkungsgradsich) wäre doch ein primär getaktetes 
Netzteil das sekundär gleich die Stromregelung implementiert.

Mit dem jetzigen Konzept kommst Du über einen Gesamtwirkungsgrad vom 
(0.85 x
0.91 = 77%) nicht hinaus. Zudem hören sich die 91% deines jetzigen 
Stromreglers verbesserungswürdig an.

Autor: Sascha K. (Gast)
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Es hängt leider noch mehr an diesem Netzteil als nur ein LED- Strang, 
ausserdem sind Netz- Stromregler zwar gut zu bekommen, aber die 
Wirkungsgrade lassen meist absolut zu wünschen übrig.

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