Hallo zusammen,
ich dimensioniere gerade die Bauteile für ein Trafonetzteil bestehend
aus:
# Ringkerntrafo (25VA, 230VAC->2x12VAC - wenn es für die 9VDC ausreicht,
ansonsten 15VDC)
# 2x Gleichrichter (1x pro Sekundärwicklung, genaue Type noch offen,
eventuell ein DF02M)
# 2x Glättungskondensator (dazu die Frage unten)
# 2x Festspannungsregler (1x LM7805, 1x LM7809).
Die Vorgehensweise bei der Berechnung/Dimensionierung der Bauteile ist
soweit kein Problem und habe ich mit Hilfe von Google und Kenntnissen
aus der Schulzeit durchführen können.
Bedenken habe ich jedoch beim Glättungskondensator:
Die Last am Netzteil ist sowohl am 5VDC-Strang als auch am 9VDC-Strang
sehr variabel:
# Imax 5V: 800 mA (Dauerbelastung)
# Imin 5V: ca. 120 mA (Dauerbelastung)
Der von der Last bezogene Strom kann im Normalbetrieb also irgendwo
zwischen 120 mA und 800 mA liegen.
# Imax 9V: 720 mA kurzzeitige Spitze (< 2 s)
# Imin 9V: ca. 200 mA (Dauerbelastung)
Der von der Last bezogene Strom liegt im Normalbetrieb zwischen 200 und
400 mA. Im Schnitt alle paar Minuten wird aber für bis zu 2 Sekunden ein
Spitzenstrom von bis zu 720 mA bezogen.
Bei einer halbwegs konstanten Last lege ich den Glättungskondensator ja
auf den Maximalstrom aus.
Aber - meine Frage an euch:
... wie verhält es sich bei so verschiedenen Belastungssituationen? Gibt
es da bei der Dimensionierung des Glättungskondensators etwas zu
beachten oder nehme ich ganz normal den Maximalstrom als
Berechnungsgrundlage?
Ich hoffe, ihr könnt mir eine Auskunft - gerne mit Erläuterung - dazu
geben. Sollten wesentliche Daten fehlen, einfach sagen :) .
Vielen Dank
Martin
Wenn Du den Kondensator auf die Maximallast auslegst, wird er natürlich
auch bei geringeren Strömen funktionieren.
Zu beachten wäre, dass der Innenwiderstand des Trafos je mehr eine Rolle
spielt, je größer der Kondensator ist (vereinfacht gesagt). Der Grund
dafür ist, dass der Trafo nur während weniger Millisekunden pro
Halbwellen Strom liefert. Diese Stromspitzen haben große Amplituden, was
einen großen Spannungsabfall am Innenwiderstand verursacht.
Kann man aber simulieren (oder ausprobieren :-))
Vielen Dank für die rasche Rückmeldung.
Aja, das macht Sinn - auf den Hinweis auf eben solche "Nebeneffekte"
habe ich gehofft :) .
Der Wicklungswiderstand ist leider in den wenigstens Datenblättern
angegeben. Aber ich werde mir den Trafo jetzt einfach mal bestellen, den
Wicklungswiderstand ausmessen und simulieren (brauchbares Ausprobieren
fällt mangels Oszi-Zugang momentan aus :/ ).
Danke nochmals pinkshell ...
Alles Gute
Martin
Martin schrieb:> Bedenken habe ich jedoch beim Glättungskondensator:
Der "Glättungskondensator" heißt "Ladeelko", wenn es der direkt hinter
dem Brückengleichrichter ist.
Die Größe ist sebstverständlich nach dem maximalen Strom auszulegen! Ich
würde jetzt garnicht lange rechnen, sondern einfach über den dicken
Daumen gucken und 1000µF reinpacken.
Von der Theorie her muß der so groß sein, dass die Scheitelspannung
(Trafo mal 1,4) abzüglich der Brummspannung den Arbeitsbereich der
Spannungsregler nicht unterschreitet, also 8 bzw. 12 Volt. Mit Deinen
2x12V AC sollte das passen.
Wenn Du kurze Stromspitzen hast, darf auch gerne ein weiterer Elko auf
den Ausgang der Spannungsregler, wobei dann noch eine Diode zwischen
Ein- und Ausgang des Reglers gehört.
Pink S. schrieb:> Zu beachten wäre, dass der Innenwiderstand des Trafos je mehr eine Rolle> spielt, je größer der Kondensator ist (vereinfacht gesagt).
In der Frage sagt er "Ringkerntrafo", die Dinger sind sehr niederohmig
und wären eher ein Grund, den Ladeelko möglichst klein auszulegen.
Beim Trafo könnte das knapp werden:
800 mA bei 5 V und 400 mA bei den 9 V machen 1.2 A an DC Strom. Je nach
Größe der Ladeelkos liegt der AC Strom (Effektivwert) dafür bei knapp 2
A. Geht also gerade so noch für 25 VA und 12 V. Wenn man die 2 Netzteile
getrennt sieht wären die 800 mA bei 5 V etwas viel für eine der
Windungen. Mit Serienwiderstand oder Drossel und nicht zu großem Elko
passt es ggf. noch gerade so.
Für die Auslegung gibt es Faustformeln - je nach Quelle andere, die mal
passen oder auch nicht. Man sollte dabei schon die Rippelspannung
berücksichtigen, die man vertragen kann. Die passende Kapazität hängt
nämlich nicht nur vom Strom ab, sondern auch von der Rippelspannung und
damit ggf. von der Trafospannung. So etwas wie 3000 µF je A kann nicht
für eine 6 V und 300 V Versorgung passen (bei 6 V eher mehr, bei 300 V
weniger).
Im Zweifelsfall simulieren und bei den 5 V ggf. einen Serienwiderstand
vorsehen. Das reduziert die Verluste und verbessert den Leistungsfaktor,
so dass der 25 VA Trafo dann ggf. doch noch gerade so ausreicht.
Lurchi schrieb:> Beim Trafo könnte das knapp werden:> 800 mA bei 5 V und 400 mA bei den 9 V machen 1.2 A an DC Strom. Je nach> Größe der Ladeelkos liegt der AC Strom (Effektivwert) dafür bei knapp 2> A. Geht also gerade so noch für 25 VA und 12 V.
Richtig, geht gerade noch, da die 720mA Belastung nur 2 Sekunden
beträgt, wird dabei der Trafo nicht signifikant wärmer, und die
Drahtstärke reicht bei den 2 Wicklungen auch.
Der Trafo ist also weder zu klein noch viel zu überdimensioniert.
Manfred schrieb:> Wenn Du kurze Stromspitzen hast, darf auch gerne ein weiterer Elko auf> den Ausgang der Spannungsregler, wobei dann noch eine Diode zwischen> Ein- und Ausgang des Reglers gehört.
Kleiner 2s ist im Sinne eine Spannungsreglers bestimmt nicht "kurz". Die
Regeleigenschaften (Phasenreserve) der meisten Regler werden nicht
besser, wenn man sie am Ausgang mit einem dicken C quält.
Falls die Spannung für einen 7809 zu knapp wird, kann man etwa 2V
Reserve durch Verwendung eines LDO gewinnen.
Manfred (Gast) schrieb:
> In der Frage sagt er "Ringkerntrafo", die Dinger sind sehr niederohmig> und wären eher ein Grund, den Ladeelko möglichst klein auszulegen.
Bestimmend für den Ladeelko ist, wie weit die Spannung nach dem Aufladen
einbrechen darf.
Beim "weichen" Transformator ist die maximale Momentanspannung am
Ladekondensator zwar niedriger, als am "harten", aber dafür ist auch die
Entladezeit kleiner (z.B. 7ms statt 8ms beim Brückengleicrichter).
Beide Effekte gleichen sich teilweise aus.
Danke auch für deine Rückmeldung Manfred. Viel Spiel ist in der Tat
nicht - eventuell werde ich noch ein paar VA Reserve einplanen.
Das Rechnen ist bei mir mehr ein Weg, um mit mich mit den einzelnen
Faktoren auseinanderzusetzen, die das Linearnetzteil beeinflussen ;) ...
Herumprobieren macht für mich ohne Oszi nicht so viel Sinn, wenn es mehr
ums Lernen als ums Netzteil an sich geht ;) .
Manfred schrieb:> Von der Theorie her muß der so groß sein, dass die Scheitelspannung> (Trafo mal 1,4) abzüglich der Brummspannung den Arbeitsbereich der> Spannungsregler nicht unterschreitet, also 8 bzw. 12 Volt. Mit Deinen> 2x12V AC sollte das passen.
Fehlt da nicht noch der Spannungsabfall an den Dioden?
=> "Eingangsspannung Uin am Spannungswandler" ist "sqrt(2)" mal
"Sekundärspannung am Trafo Usec unter Last" minus "2" mal "Sperrspannung
Usperr der Gleichrichtdioden bei Maximalstrom" minus "Brummspannung
Ubrumm".
Die "Brummspannung Ubrumm" berechne ich mit "Strom Ilast bei
Maximallast" durch "2" mal "Eingangsfrequenz f" mal "Kapazität C des
"Ladeelkos".
Mache ich da was falsch?
Stefan U. schrieb:> Du brauchst noch zwei weitere Kondensatoren pro Spannunsgregler. Schau> in die Datenblätter der Spannungsregler.
ja, das ist bekannt - ich habe sie nur nicht separat aufgelistet, da ich
sie vereinfacht als Teil der Spannungsreglern gesehen habe, um die es
bei meiner ursprünglichen Frage ja nicht ging ;) .
Martin schrieb:>> Von der Theorie her muß der so groß sein, dass die Scheitelspannung>> (Trafo mal 1,4) abzüglich der Brummspannung den Arbeitsbereich der>> Spannungsregler nicht unterschreitet, also 8 bzw. 12 Volt. Mit Deinen>> 2x12V AC sollte das passen.
Die 7805 / 7809 brauchen am Eingang 3 Volt mehr als sie ausgeben, daher
8 bzw. 12 Volt. Brummspannung, die oberhalb dieser Schwellen liegt, wird
ausgeregelt und stört damit nicht wirklich. Mit Rücksicht auf Toleranzen
und Alterung würde ich den Elko mindestens 50% über dem errechneten Wert
auslegen.
> Fehlt da nicht noch der Spannungsabfall an den Dioden?>> => "Eingangsspannung Uin am Spannungswandler" ist "sqrt(2)" mal> "Sekundärspannung am Trafo Usec unter Last" minus "2" mal "Sperrspannung> Usperr der Gleichrichtdioden bei Maximalstrom" minus "Brummspannung> Ubrumm".
"2" mal "Sperrspannung -- nee, Durchlassspannung oder Flußspannung. Hast
Du vollkommen recht, die ist abzurechnen.
Manfred schrieb:> "2" mal "Sperrspannung -- nee, Durchlassspannung oder Flußspannung. Hast> Du vollkommen recht, die ist abzurechnen.
hoppla, mein Fehler - aber reden tun wir zum Glück vom Selben ;) ...
Vielen Dank
Martin
