Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Netzteil für kleine Leistungen


von B. S. (bestucki)


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Hallo miteinander

Ich habe vor etwas in der Art zu bauen:
http://www.evilmadscientist.com/article.php/bulbdial

Nun, das ist nicht mein eigentliches Problem. Mein Problem liegt bei der 
Stromversorgung der Uhr. Die LEDs benötigen bei voller  Helligkeit 
jeweils 2mA. Bei Dunkelheit werden die LEDs dann mittels PWM gedimmt. -> 
Stromverbrauch im Mittel pro LED: ca. 0.1mA
Der Gesamtstrom ist bereits zu gross, um die Uhr mit Batterien zu 
versorgen (Ich hab keine Lust 5x pro Jahr die Batterien zu wechseln). 
Deshalb muss eine andere Lösung her: Versorgung aus dem Stromnetz.

Anforderungen an das Netzteil:
- Galvanische Trennung
- Max. Ausgangsleistung: ca. 50mW
- Min. Ausgangsleistung: ca. 0.5mW
- Eingangsspannung: 230V / 50Hz
- Ausgangsspannung: 4-5V geregelt
- Max. Ausgangsripple: ±100mV
- Wirkungsgrad: >50%
- Es soll mich finanziell nicht ruinieren :)

Ich habe bereits das halbe Internet nach einer sinnvollen Lösung 
abgegrast und hatte leider keinen Erfolg. Wahrscheinlich habe ich in der 
falschen Hälfte gesucht :)

Hier meine Resultate:
Ein Kondensatornetzteil fällt wegen der benötigten galvanischen Trennung 
weg. Steckernetzteile haben eine zu hohe Leerlaufleistung (obwohl einige 
bereits sehr gute Werte haben). Printtrafos (besonders die kleinen) 
haben sehr hohe Verluste.

Ich hatte noch die Idee, einen Printtrafo zu verwenden, der 
sekundärseitig einen etwas grösseren Kondensator lädt. Ist die Spannung 
am Kondensator genug hoch, wird der Trafo primärseitig vom Netz 
getrennt. Ist die Spannung zu tief, wird er wieder eingeschaltet. Nach 
dem Kondensator hätte ich einen Schaltregler vorgesehen, der mit eine 
geregelte Spannung liefert. Den Trafo wollte ich mit einem Solid State 
Relais schalten. Dazu brauche ich wahrscheinlich noch einen Snubber, der 
mit wieder die gesamte Bilanz zerstört... Ist diese Idee überhaupt 
brauchbar?

Ich habe wahrscheinlich bereits viel zu lange über das Thema nachgedacht 
und jetzt stehe ich voll auf dem Schlauch... Hat jemand eine Idee?


P.S. Ich weiss, die dadurch entstehenden Zusatzkosten hole ich mit der 
Stromersparnis niemals raus. Es geht hier eher ums Prinzip. Ich sehe 
nicht ein, warum ich 0.5W in einem Steckernetzteil verbraten soll, 
obwohl meine Schaltung nur max. 50mW verbraucht.

von Lukas K. (carrotindustries)


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Wenn irgendwo in der Nähe ein PC steht, dessen Netzteil immer an  (PC im 
Soft-off), ist könntest du dessen 5V_Standby verwenden.

von Heinz (Gast)


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Vorschlag:

4 x NiMH Akku a 2,6 Ah, ein Ladegerät und dies wird einmal die Woche zum 
Laden automatisch eingeschaltet.

von Heinz (Gast)


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be stucki schrieb:
> Ich hatte noch die Idee, einen Printtrafo zu verwenden, der
> sekundärseitig einen etwas grösseren Kondensator lädt. Ist die Spannung
> am Kondensator genug hoch, wird der Trafo primärseitig vom Netz
> getrennt.
Nimm ein Schaltnetzteil, das tut genaus das, was du beschrieben hast, 
nur viel schneller.

von Heinz M. (Firma: DIY) (heinz_)


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Hier der echte & wahre Heinz:

Vorschlag:

4 x NiMH Akku a 2,6 Ah, ein Ladegerät und dies wird einmal die Woche zum
Laden automatisch eingeschaltet.

von Ulrich (Gast)


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Die kleinen Trafos (so unter 2 VA) haben einen saumäßigen Wirkungsgrad, 
kaum über 50%. Da kommt man schon eher mit einem kleinen Schaltnetzteil 
hin. Auch das könnte man ggf. Periodisch abschalten, dann aber eher mit 
Photomos und hinter dem Gleichrichter.  Dabei anders als der allgemeine 
Trend lieber eine relativ niedriger Frequenz und dafür einen größeren 
Trafo. Bei 0,5 mW wird das aber mit 50% Wirkungsgrad auch nichts, bei 50 
mW vielleicht.

Wenn man beim klassichen Trafo bleiben will, könnte man es mit 2 kleinen 
Ringkerntrafos (ca. 5 VA) in Reihe versuchen. Durch die halbe Spannung 
reduziert sich der Leerlaufverlust ganz erheblich. Auch damit könnte man 
unter 100 mW kommen.

Am einfachsten wird man wohl ein fertiges sparsames Schaltnetzteil 
suchen (ca. 100-200 mW) und es dabei belassen.

von MaWin (Gast)


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> Galvanische Trennung

Bei dem Aufbau: Sicherlich !

> Die LEDs benötigen bei voller  Helligkeit jeweils 2mA

Schöngerechnet ?

Es sind eher 3 LEDs a 20mA + 10mA für den Rest,
also zu viel für ein Kondensatornetzteil.

Ein ganz normales Handysteckerladeschaltnetzteil sollte es tun.

Ich frag mich nur, wie man auf die blöde Idee kommen kann,
eine Minute in nur 12 Sekunden zu unterteilen,
weil man zu faul ist, 60 LEDs zu installieren.

Nein, überblenden ist keine Linderung.

von Heinz (Gast)


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> Am einfachsten wird man wohl ein fertiges sparsames Schaltnetzteil
> suchen (ca. 100-200 mW) und es dabei belassen.

Hast du einen Link auf ein entsprechendes Netzteil?

von B. S. (bestucki)


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> Wenn irgendwo in der Nähe ein PC steht, dessen Netzteil immer an  (PC im
> Soft-off), ist könntest du dessen 5V_Standby verwenden.

Leider steht kein PC in der Nähe, ansonsten gute Idee.

> 4 x NiMH Akku a 2,6 Ah, ein Ladegerät und dies wird einmal die Woche zum
> Laden automatisch eingeschaltet.

Ob ich da in der Gesamtbilanz wirklich besser dastehe als mit einen 
Steckernetzteil? Ich hätte ntürlich den Vorteil damit Stromausfälle zu 
überbrücken (die etwa alle 3 Jahre mal auftreten und dann ist man 
sowieso nicht Zuhause...).

> Wenn man beim klassichen Trafo bleiben will, könnte man es mit 2 kleinen
> Ringkerntrafos (ca. 5 VA) in Reihe versuchen. Durch die halbe Spannung
> reduziert sich der Leerlaufverlust ganz erheblich. Auch damit könnte man
> unter 100 mW kommen.

Diese Idee hatte ich auch bereits, nur leider gerade keine Trafos zur 
Hand um nachzumessen...

> Schöngerechnet ?

Nein. Erkenntnis aus meinem Versuchsaufbau. Klar, wenn ich mit einem 
5000W Halogenstrahler die Uhr beleuchte, sehe ich die "Zeiger" nicht 
mehr. Für ein normal beleuchtetes Wohnzimmer (tagsüber) reichen 2mA 
locker.

> Es sind eher 3 LEDs a 20mA + 10mA für den Rest,

Wohl eher 3 LEDs à 2mA (bei voller Helligkeit) + 100uA für den Rest 
(braucht ja nur einen uC)

> Ich frag mich nur, wie man auf die blöde Idee kommen kann,
> eine Minute in nur 12 Sekunden zu unterteilen,
> weil man zu faul ist, 60 LEDs zu installieren.

Ich werde nicht zu faul sein :)

von B. S. (bestucki)


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Nach 1.5 Jahren bin ich endlich dazugekommen, einige Messungen 
durchzuführen.

Dazu habe ich einen 2.6VA Trafo mit nachgeschaltetem 
Brückengleichrichter (4x 1N4448), Siebelko (100u) und Lastwiderstand 
ausgemessen:

RL // Ohm   Ua // V   Ur // mV   Pauf // mW   Pab // mW   n // %
     100k      17.4          5          679           3     0.45
      10k      17.0         41          642          29     4.45
       1k      15.9        350          961         253    26.3
      100      11.3       1910         2500        1280    51.1



Anschliessend hab ich eine zweite Messserie durchgeführt, wo ich zwei 
der Trafos auf der Primär- sowie Sekundärseite in Serie geschalten habe.

RL // Ohm   Ua // V   Ur // mV   Pauf // mW   Pab // mW   n // %
     100k      17.4          5          321           3     0.94
      10k      16.9         40          359          29     7.95
       1k      15.2        320          523         231    44.1
      100       9.5       1470         1850         900    48.8


Legende:
RL:   Lastwiderstand
Ua:   Gleichspannung nach dem Gleichrichter
Ur:   Ripplespannung (peak-peak) nach dem Gleichrichter
Pauf: Primärseitige Wirkleistung
Pab:  Leistung am Lastwiderstand
n:    Wirkungsgrad des Trafos inkl. Gleichrichter


Die Werte von Pauf sind alles andere als genau, aber sie zeigen die 
Grössenordnung. Hab die Oszikurve fotografiert, von 10 Punkten pro halbe 
Periode die Werte bestimmt und daraus die Wirkleistung berechnet.


In den nächsten Tagen werde ich weitere Messungen mit diversen 
Schaltnetzteilen durchführen und hier berichten.

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