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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM Netzteil


Autor: Philip H. (l85)
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Ich wollte mal fragen ob es rein theoretisch möglich wäre ein 230V AC 
auf z.B. 3V DC Netzteil mit einem PWM Signal (und natürlich einige 
passive Komponenten) zu realisieren also ohne Überträger o.ä. und ob 
sowas in der Praxis auch funktionieren könnte. Bzw. funktionieren wird 
es wohl aber ob irgendetwas dagegen sprechen würde wenn man keine 
galvanische Trennung braucht.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Praxis auch funktionieren könnte. Bzw. funktionieren wird

Nein. Das geht nur mit Übertrager mit einem geeigneten 
Übersetzungsverhältnis.

Denn sonst wäre das Nenn-Tastverhältnis 3V/230V = 1,3%.

Das wird nichts.

Autor: Philip H. (l85)
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Was spricht gegen ein solches Tastverhältnis? Bei einer entsprechend 
hohen Frequenz und einem 32bit PWM?

Autor: Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite
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Ich würde jetzt auch kein Problem drin sehen von den Theorie her:

http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html#down

aber ob es in der Praxis so einfach und voralem sicher umzusetzen ist 
mag ich zu bezweifeln, alein den Bauteilen wegen

Grüße Lukas

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Sicher würde das funktionieren, es ist aber Unsinn.
Man macht eine PWM und geht damit auf einen LC-Tiefpass.
Die Spule würde dabei recht groß werden, größer als ein Trafo im 
Schaltnetzteil.
Sie müsste auf den sekundärseitigen Strom ausgelegt sein, aber trotzdem 
ein recht große Induktivität haben. Wegen dem geringen Duty-Cycle.
Ein Trafo hat primäseitig eine hohe Induktivität, aber dafür eine 
geringe Stromfestigkeit. Umgekehrt auf der sekundär Seite.

Autor: Philip H. (l85)
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Könnte man nicht auf einen LC verzichten wenn der Verbraucher nur z.B. 
eine LED oder ein Akku ist? Und die Spannung sekundärseitig nur mit 
einem recht großen Kondensator glätten?

Autor: Redegle (Gast)
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230V AC glätten --> 330V DC
Das getaktet mit 1Mhz.
Welche Induktivität bräuchte man dann.
Kann das jemand ausrechnen?

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Leute, es gibt keinen Grund das zu machen. Es ist teurer und es ist 
nicht berührungssicher.
Es ist sogar gefährlicher als Strom aus der Steckdose, da es 
Gleichspannung ist.
Die Masse bei einer solchen Schaltung hat 330V!!

@Redegle: Mein Auto hat 100PS und 4 Räder, wie ist die 
Höchstgeschwindigkeit?

Autor: Redegle (Gast)
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Bei einer Rippelspannung von 500mV und einem Entnahmestrom von 100mA.

Geht ja nur um das Prinzip.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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z.B. 1uH und 0,1nF
1/(2*Pi*sqrt(0,1E-6*1E-6))

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Das getaktet mit 1Mhz.
Welche Induktivität bräuchte man dann.
Kann das jemand ausrechnen?

http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/abw_smps.html

Autor: Redegle (Gast)
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L = 91.46uH

Sagt mir das Programm

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Philip H. schrieb:
> Ich wollte mal fragen ob es rein theoretisch möglich wäre ein 230V AC
> auf z.B. 3V DC Netzteil mit einem PWM Signal (und natürlich einige
> passive Komponenten) zu realisieren also ohne Überträger o.ä. und ob
> sowas in der Praxis auch funktionieren könnte. Bzw. funktionieren wird
> es wohl aber ob irgendetwas dagegen sprechen würde wenn man keine
> galvanische Trennung braucht.

Wenn Du keine galvanische Trennung brauchst, ist das durchaus machbar 
und sogar gängige Praxis, lohnt sich aber nur bei kleinen Strömen bis 
ca. 100 mA. Der Aufwand mit PWM ist aber auch nicht nötig. Bei Strömen 
bis ca. 20 mA macht man das am besten mit einem primitiven 
Kondensatornetzteil, indem man den Blindstrom in einem Kondensator 
gleichrichtet:
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=43980
Bei größeren Strömen wird der Kondensator bei 50 Hz aber unhandlich groß 
und teuer. Dazu kann die Frequenz mit einer einfachen 
Oszillatorschaltung wesentlich erhöht werden:
http://www.trifolium.de/netzteil/kap13.html

Jörg

Autor: Dennis (Gast)
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> "ob irgendetwas dagegen sprechen würde"

Der Wirkungsgrad spricht dagegen, weil neben dem Trafo auch z.B. der 
Schalttransistor einerseits auf den hohen Strom, andererseits auch auf 
die hohe Spannung passen muss.
Letztlich hat sowas gegenüber einem Trafonetzteil wahrscheinlich keine 
nennenswerten Vorteile in Preis und Baugröße und überhaupt.
Die Idee, die Induktivität wegzulassen ist übrigens grober Unfug, da ein 
Schaltregler die Spule zwingend (als induktiven Widerstand...) benötigt.

Gruß

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Die Idee, die Induktivität wegzulassen ist übrigens grober Unfug, da ein
>Schaltregler die Spule zwingend (als induktiven Widerstand...) benötigt.

Eben. Die Spule begrenzt den Stromanstieg. Ohne Drossel reicht eine 
(theoretisch unendlich) kurze Leitphase des Transistors um den 
Ausgangselko auf die Eingangsspannung aufzuladen! Und das willst du 
sicherlich nicht!

Autor: Redegle (Gast)
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Ein unendlicher kurzer Impuls ist gar net nötig.

Wir erhöhen einfach die Taktfrequenz auf ein Terraherz dann reicht die 
Leitungsinduktivität und die parasitäre Kapazitäten als Filter.










Bitte nicht ernstnehmen

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Wir erhöhen einfach die Taktfrequenz auf ein Terraherz dann reicht die
>Leitungsinduktivität und die parasitäre Kapazitäten als Filter.

Da bin ich ja mal gespannt, wie du das Signal in der Leitung halten 
willst


;-)

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Dennis schrieb:
>> "ob irgendetwas dagegen sprechen würde"
>
> Der Wirkungsgrad spricht dagegen, weil neben dem Trafo auch z.B. der
> Schalttransistor einerseits auf den hohen Strom, andererseits auch auf
> die hohe Spannung passen muss.

Wie kommst Du darauf ? Der Wirkungsgrad kleiner Trafonetzteile ist wegen 
der hohen Streuinduktivität kleiner Trafos eher noch schlechter und 
Leistungstransistoren mit entsprechend hoher Spannungsfestigkeit gibt es 
heutzutage ja auch genügend.

> Letztlich hat sowas gegenüber einem Trafonetzteil wahrscheinlich keine
> nennenswerten Vorteile in Preis und Baugröße und überhaupt.

Trafolose Netzteile, insbesondere ohne PWM, sind aber deutlich einfacher 
aufgebaut. Warum sollte das bei bestimmten Anwendungen keine Vorteile 
haben können ?

> Die Idee, die Induktivität wegzulassen ist übrigens grober Unfug, da ein
> Schaltregler die Spule zwingend (als induktiven Widerstand...) benötigt.

Es muß ja auch kein Schaltregler sein und Kondensatornetzteile benötigen 
keine Induktivität.

Jörg

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Jörg R. schrieb:
>> Letztlich hat sowas gegenüber einem Trafonetzteil wahrscheinlich keine
>> nennenswerten Vorteile in Preis und Baugröße und überhaupt.
> Warum sollte das bei bestimmten Anwendungen keine Vorteile haben können ?

Für Serienfertigung spezieller Sachen vielleicht, aber Schaltnetzteile 
mit ein paar Watt (aka Wandwarzen) kosten auch nur <1€ in Stückzahlen.
Für einen Bastler der mutmaßlich ein paar Leds betreiben will ist das 
sicher nichts.
Und wie du schon schriebst ist dann ein Kondensatornetzteil die bessere 
Lösung.

Autor: Philip H. (l85)
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Das Problem ist aber das man aus Kondensatornetzteilen nie Ströme über 
1A bekommen wird und wenn man eine Spannungsquelle(z.B. SNT) mit einer 
unüblichen Spannung bei hohem Strom braucht und man sich die erst durch 
einen Regler machen muss ist das bei höheren Strömen eher ungünstig 
deswegen suche ich nach einer möglichkeit mir ein Netzteil zu bauen das 
ich direkt auf die Ausgansspannung dimensionieren kann und da SNTs sehr 
komplex und die Bauteile teilweise schwer zu bekommen sind dachte ich 
daran das man vlt. mit PWM etwas machen kann bei LEDs im kleinen oder 
auch als DA Wandler nimmt man ja auch PWM ohne grosse Induktivitäten. 
Mir ist klar das wenn man mit 230V arbeitet das was anderes ist als wenn 
man nur mit 5V arbeitet das Prinzip jedoch sollte gleichbleiben oder?

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Philip H. schrieb:
> Das Problem ist aber das man aus Kondensatornetzteilen nie Ströme über
> 1A bekommen wird

wieso brauchst Du Ströme über 1A, wenn Du eine LED betreiben willst ?

> und wenn man eine Spannungsquelle(z.B. SNT) mit einer
> unüblichen Spannung

Was ist eine unübliche Spannung ?

> bei hohem Strom

Wie hoch ?

> braucht und man sich die erst durch
> einen Regler machen muss ist das bei höheren Strömen eher ungünstig

Nicht unbedingt.

> deswegen suche ich nach einer möglichkeit mir ein Netzteil zu bauen das
> ich direkt auf die Ausgansspannung dimensionieren kann

Welche Spannung ?

>  und da SNTs sehr
> komplex und die Bauteile teilweise schwer zu bekommen sind dachte ich
> daran das man vlt. mit PWM etwas machen kann bei LEDs im kleinen oder
> auch als DA Wandler nimmt man ja auch PWM ohne grosse Induktivitäten.

Bei PWM-DACs spielt der Wirkungsgrad keine Rolle und bei LEDs geht es 
i.d.R. um eine reine Dimmfunktion. Mit wirtschaftlicher 
Spannungswandlung hat beides nichts zu tun.

> Mir ist klar das wenn man mit 230V arbeitet das was anderes ist als wenn
> man nur mit 5V arbeitet das Prinzip jedoch sollte gleichbleiben oder?

Nein. Am besten erzählst Du einfach, was Du genau vorhast, dann brauchen 
wir uns nicht so viel Gedanken über sinnlose Lösungen Deines Problemes 
machen.

Jörg

Autor: Stephan (Gast)
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Wird aber nix...

Die meisten Schaltungen/Verbraucher mögen nun mal keine Betriebsspannung 
mit kurz 230V/meistens 0V. Die wollen ne glatte Ausgangsspannung (große 
Ausnahme: induktive Verbraucher).

Zum glätten brauchst Du ne Induktivität: damit hast du ein 
Schaltnetzteil (Step-Down)
Die Spule musst Du dann für Ausgangsstrom und -spannung jeweils 
anpassen.

Nachdem Du aber schon alle Nachteile - im Hinblick auf den Aufwand - 
eines Schaltnetzteils hast solltest Du auch eine geeignete Topologie 
wählen (mit Übertrager). Beim Step-Down mit dem extremen Tastverhältnis 
hast Du hohe Induktivität, hohe Spannung und hohen Strom kombiniert...

Glätten nur mit Ausgangskondensator und evtl. Vorwiderstand?
Da gabs schon mal ne lange Diskussion hier... Egal wie Du's anstellst 
ohne Induktivität verhält sich jede noch so ausgefeilte PWM-Lösung von 
den Verlusten wie ein Vorwiderstand (in der Praxis sogar schlechter 
wegen der Ansteuerung).
Für sehr kleine Ströme kann so ein PWM-Vorwiderstand noch sinnvoll sein 
(wg. Flexibilität). Bei 1A sicher nicht mehr.

Autor: Philip H. (l85)
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Also mein eigentliches Problem ist das ich ca 200 LEDs habe die an 230V 
müssen. Ich kann sie aber nicht alle einfach in Reihe schalten und an 
ein Kondensator NT hängen, da sie sehr fest verbaut werden sollen und 
wenn dann eine ausfällt wäre alles aus. Daher bleibt mir nur eine 
parallel - reihen Mischung und da die LEDs 3,3V wollen komme ich damit 
nie auf eine der Spannungen für die man normal kleine SNT findet(z.B. 
5V,12V..). Ich kann das ganze auch nicht alles parallel schalten weil 
ich dann auf einen Strom von 6A komme und man kein Netzteil mit 3,3V und 
6A findet das sich einfach so verbauen lässt. Also dachte ich mir ich 
baue mir selber ein NT denn sonst brauch ich einen Regler oder sonstwas 
was bei einem Strom von 6A normalerweise zu einiger Hitze führt und vom 
Wirkungsgrad auch nicht das beste ist wenn es alles noch nach einen NT 
kommt.

Autor: Gast0815 (Gast)
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Trafos mit 18V/ 800mA gibts für nen Zehner an jeder Ecke, da würd ich 
nix extra bauen, die 200LEDS anlöten und noch installieren ist Aufwand 
genug. Im Fall einer Fehlersuche ist eine Galvanische Trennung übrigens 
schon bsisel wichtig.

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
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Philip H. schrieb:
> Also mein eigentliches Problem ist das ich ca 200 LEDs habe die an 230V
> müssen. Ich kann sie aber nicht alle einfach in Reihe schalten und an
> ein Kondensator NT hängen, da sie sehr fest verbaut werden sollen und
> wenn dann eine ausfällt wäre alles aus.

Dafür werden zumindest bei Christbaumbeleuchtungen gerne NTCs parallel 
zu den Lichtern geschaltet.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Da gibt es auch speziell einen Chip für, der eine Led per Thyristor 
überbrückt falls eine Led ausfällt.
@Phillip: Zur Überbrückung der defekten Birnen bei einer Lichterkette 
wird ein oxidierter Metallfaden genommen, der bei der Spannung im 
Fehlerfall (230V) leitend wird und überbrückt.

Autor: Anon Ymous (avion23)
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Du möchtest kein Netzteil mit 3,3V und 1A
sondern eine Konstantstromquelle mit 1A und >3,3V. LEDs werden über den 
Strom gesteuert!
Außerdem sind die 3,3V sehr wenig für weiße LEDs. Hast du das nach 
gemessen? U_f_max Werte?

Autor: Philip H. (l85)
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Anon Ymous schrieb:
> Du möchtest kein Netzteil mit 3,3V und 1A
> sondern eine Konstantstromquelle mit 1A und >3,3V. LEDs werden über den
> Strom gesteuert!
> Außerdem sind die 3,3V sehr wenig für weiße LEDs. Hast du das nach
> gemessen? U_f_max Werte?

Ja, eigentlich schon da hängt aber noch ein Steuercontroller mit dran 
der eh 3,3V will also Konstantspannung und außerdem haben die LEDs Utyp: 
3,3V(es handelt sich um Warmweiß LEDs) und ich dachet mir dann wären ja 
3,3V keine schlechte Wahl.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Philip H. schrieb:
>  außerdem haben die LEDs Utyp:
> 3,3V(es handelt sich um Warmweiß LEDs) und ich dachet mir dann
> wären ja 3,3V keine schlechte Wahl.

Wenn du dich auf die Utyp Angabe aus den Datenblatt verlässt, darfst du 
dich nicht wundern, wen die LEDs typischerweise seeehr schnell kaputt 
gehen.
So nach dem Motto: Aussentemperatur 10° neben dem "typischen" Wert => Uf 
fällt auf "typischerweise" 3.2V => der Strom steigt auf "typischerweise" 
10Ampere => die LED verliert ihren "Magischen Rauch".

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Es ist immer wieder zu beobachten, dass besonders die Anfänger alles 
direkt an die Steckdose hängen wollen. Galvanische Trennung: Brauch ich 
nicht.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Hallo,

Ein Glück das bei den LED Shops gleich die empfohlenen Vorwiderstände 
bei unterschiedlichen Betriebsspannungen aufgeführt sind.
Daher sind diese Fragen hier im Forum recht selten geworden (schade, 
eigentlich).
Warum aber in alles in der Welt ist wohl kein Vorwiderstand für 230Volt 
angegeben?

PWM Netzteil für Netzspannung?
jede Diskussion über die Vor-und Nachteile darüber ist in meinen Augen 
nonsens und die Argument dafür enden in Harrspalterei. Da lohnt sich 
eher der Versuch, ein 5Volt Steckerschaltnetzteil auf 3.xVolt 
herabzuregeln.
WENN MAN WEIS, WAS MAN MACHT! Sonst nimmt man sich ein 5Volt 
Steckerschaltnetzt. und berechnet einen einigermaßen stabilen 
Vorwiderstand.
Dann hat man eine Spannungsquelle mit hohem Innenwiderstand. Ein 
Konstantstromquelle ist (fats) nichts anderes...

Gruß
Axelr.

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