Netzteil mit Elko + OPV

[dagobert (Gast)]

Hallo,

mir ist eine Idee gekommen:
An einen Elko wird mit einem Brückengleichrichter Netzspannung 
angeschlossen, und zwar immer nur dann, wenn die Netzspannung gerade 
innerhalb des Sollbereichs liegt. Am Elko kann man dann problemlos die 
gewünschte Spannung entnehmen.

Beispiel: 5V Ausgangsspannung sind gefragt, ein Ripple von 200 mV ist 
zulässig. Die Netzspannung erreicht 4,8V und wird mit dem Elko 
verbunden, bis sie 5,2V erreicht. Dadurch, dass der Elko schon 
vorgeladen ist (vom vorherigen Zyklus) fließt nur ein begrenzter Strom, 
ein Widerstand ist also nicht nötig. Bei 5,2V wird die Netzspannung 
wieder abgehängt.
Dann kann durch den Elko die gewünschte Spannung bis zum nächsten 
Ladezyklus gehalten werden.

Wo ist der Haken? Wird ja nicht so gemacht, sondern alle Welt nutzt 
Schaltnetzteile. Muss ja einen Grund haben. Welchen?

[M.N. (Gast)]

Und welchen Strom gedenkst du während der restlichen Zeit zu entnehmen?

[dagobert (Gast)]

Den gespeicherten im Elko.

[F. F. (foldi)]

Bau mal und stelle es dann hier wieder vor.

[dagobert (Gast)]

Da muss ein Haken dran sein. Umsonst will ich ungern bauen.

[olibert (Gast)]

dagobert schrieb:
> Den gespeicherten im Elko.

Da ist aber kein Strom gespeichert, sondern eine Spannung zwischen den 
Kondensatorplatten.

> Dadurch, dass der Elko schon  vorgeladen ist (vom vorherigen Zyklus) fließt nur 
ein begrenzter Strom,

Also man entnimmt nie Strom. Ziemlich sinnfrei, oder ?

[dagobert (Gast)]

Ja doch, der Strom wird durch die Last entnommen, die dranhängt.
Dadurch sinkt die Spannung und wird in dem Moment wieder nachgeladen, in 
dem die Netzspannung wieder den aktuellen Ladezustand hat. Bis zur 
maximalen Ladespannung, dann wird wieder getrennt.

[THOR (Gast)]

dagobert schrieb:
> Wo ist der Haken? Wird ja nicht so gemacht, sondern alle Welt nutzt
> Schaltnetzteile. Muss ja einen Grund haben. Welchen?

Was du vorschlägst, ist auch ein Schaltnetzteil. Du schaltest die 
Netzspannung ja zu, wenn die Elko-Spannung zu niedrig ist.

Kommen wir zu den Problemen:
- Elko mit hohem Ripplestrom wird warm, altert schnell und geht kaputt
- Der "Schalter" ist in der Realität ein Transistor. In der Kette 
Netzspannung - Transistor - Brückengleichrichter  - Elko gibt es nur 
genau 1 Strombegrenzendes Element, den Transistor. An dem entsteht also 
Verlustleistung, und zwar nicht zu knapp. Kapazitive Lasten zu Schalten 
ist im Allgemeinen eine anspruchsvolle Aufgabe. Mit Netzspannung und 
ohne Strombegrenzung ganz besonders.

Man kann das so machen wie du vorschlägst, aber mit der Optimierung dass 
man immer im Nulldurchgang der Spannung den Schalter einschaltet. Dann 
schaltet man einfach immer ab, wenn die Netzspannung grade 5V hat. Nennt 
sich Phasenanschnittsdimmer, gibts schon. Hat auch Nachteile.

[Magnus M. (magnetus)]

dagobert schrieb:
> Beispiel: 5V Ausgangsspannung sind gefragt, ein Ripple von 200 mV ist
> zulässig.

Ok... maximaler Ripple = 0,2V...

> Die Netzspannung erreicht 4,8V und wird mit dem Elko
> verbunden, bis sie 5,2V erreicht.

1) 5,2V-4,8V = 0,4V. Passt schon mal nicht zu den 0,2V Ripple.
2) Die untere Schwelle müsste sich nach der aktuell am Pufferkondensator 
anliegenden Spannung richten.

> Wo ist der Haken? Wird ja nicht so gemacht, sondern alle Welt nutzt
> Schaltnetzteile. Muss ja einen Grund haben. Welchen?

Angenommen, Du wolltest am Ausgang ~1A an Strom ziehen, so müsste der 
Kondensator 50 mal pro Sekunde für jeweils 3,9µs mit einem Strom von 
jeweils ~5.100A (fünftausendeinhundert Ampere!) geladen werden.

Ich hoffe, ich habe mich jetzt nicht allzu grob verrechnet....

[Icke (Gast)]

olibert schrieb:
> Da ist aber kein Strom gespeichert, sondern eine Spannung zwischen den
> Kondensatorplatten.

Eine Ladungsdifferenz in den Kondensatorplatten.

dagobert schrieb:
> Muss ja einen Grund haben. Welchen?

Zu Aufwendig, erzeugt unerwünschte Stromspitzen, ist nicht Netzgetrennt.

[dagobert (Gast)]

Okay, leuchtet ein. Danke.

[F. F. (foldi)]

Jetzt habt ihr das meiste  ja verraten.
Wie schade. So hatte der TO sich einmal mit Schaltnetzteilen und deren 
Funktionsweisen auseinander gesetzt und hätte sehr viel gelernt.

Aber vielleicht macht er das dann gerade deshalb?

Es gibt da so ein recht kurzes, englischsprachiges PDF im Netz, dass das 
alles sehr schön erklärt.
Zum Verständnis reicht da die Einleitung.
Leider habe ich den Link nicht mehr, aber vielleicht finde ich in der 
nächsten Woche das ausgedruckte Dokument und kann dann noch mal danach 
suchen und den Link hier posten.
Wenn der TO dann noch Interesse daran hat.
In jedem Fall sollte man sich mit der Stromversorgung auseinander setzen 
und hier insbesondere mit Schaltnetzteilen.

[MaWin (Gast)]

dagobert schrieb:
> Wo ist der Haken?

Erstens: Keine Netztrennung, also Ausgangsspannung lebensgefährlich mit 
Netzspannung verbunden.

Zweitens: Gigantischer Ladestrom, von 4.8 auf 5.2 steigt die 
Netzspannung in  3.9us der 10ms Halbwellenperiode.
Zieht man auch nur 1A aus dem Netzteil, muss einerseits der Elko gross 
sein (25000uF) andererseits den Ladestrom von 2516A aushalten. Den Strom 
müsste deine Hausinstallation auch liefern können.

Drittens: Ein Netzteil ohne Ausgangsstrombegrenzung ?

[Magnus M. (magnetus)]

MaWin schrieb:
> Zweitens: Gigantischer Ladestrom, von 4.8 auf 5.2 steigt die
> Netzspannung in  3.9us der 10ms Halbwellenperiode.

Erster :P

> Zieht man auch nur 1A aus dem Netzteil, muss einerseits der Elko gross
> sein (25000uF) andererseits den Ladestrom von 2516A aushalten.

Hmm... ich kam auf den doppelten Wert. Hab aber, der Einfachheit halber, 
nur eine Ladung in einer Halbelle vorausgesetzt. Trotzdem bleibt es bei 
einem exorbitanten Ladestrom.

> Den Strom müsste deine Hausinstallation auch liefern können.

Wahrscheinlich würde die Induktivität der Zuleitung genug Energie 
zwischenspeichern. EMV-mäßig.... (hüstel) ....wäre es aber jenseits von 
unterirdisch! ;)

[K.M. (Gast)]

dagobert schrieb:
> An einen Elko wird mit einem Brückengleichrichter Netzspannung
> angeschlossen, und zwar immer nur dann, wenn die Netzspannung gerade
> innerhalb des Sollbereichs liegt

Wird in etwas modifizierter/erweiterter Version durchaus von z.B.
Agilent in einigen ihrer Netzteile verwendet, allerdings als
Vorregelung für einen klassischen Linearregler zur Reduktion der
zu verbratenen Leistung.

E3640A:
Q500 ist der Linearregler, C504/C503 der Speicherkondensator,
Q400 lädt gesteuert durch U400/SG3525A den Speicherkondensator
über Trafo und Brückengleichrichter CR503 immer nur soweit auf,
so dass der Spannungsabfall über Q500 (Speicherspannung-Soll 
Ausgangsspannung) nur ein paar Volt (z.B. 3V) beträgt,
unabhängig von der vorgegeben Soll Ausgangsspannung.
Der aktuelle Spannungsabfall wird mit U401 OpAmp abgegriffen
und der PWM Modulator SG3525A steuert dann bei Unterschreitung
des Sollspannungsabfalls den Q400 auf, solang bis wieder genug
Saft im Speicherelko vorhanden ist.

Die beiden Thyristoren CR501/CR502 dienen zusätzlich zum Zuschalten der 
oberen Trafowicklung (P108/P106, High Voltage Range)

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Das umgekehrte Prinzip, also die Speicherung in einer Speicherdrossel 
statt in einem Elko, benutzen unsere geliebten LNK304-306 übrigens schon 
lange, um z.B. 5V aus 230V~ zu machen.