Hallo zusammen, meine Fragen passen zwar zu diesem Eintrag Beitrag "Einfaches Netzteil berechnen", da der allerdings recht alt ist wird man gebeten einen neuen Beitrag zu starten. (Die Informationen, insbesondere der link http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9 im alten Eintrag sind gut.) Hier meine 3 Fragen zum angehängten Netzteil. Den gestrichelten R1 bitte erstmal ignorieren. 1. Dimensionierung der Bauteile „von hinten“ Es soll eine Ausgangspannung von 3.3V erzeugt werden, die mit 40mA belastet werden kann. Gegeben: Festspannungsregler LM1117 3.3. Dieser hat ein Dropout von 1,2V bei 800mA und 5mA Ruhestrom. Brückengleichrichter 2W06G. Forward voltage drop pro Diode 1,1V bei 2A. Unter der Annahme, dass die Brummspannung 20% betragen soll würde sich nach den Informationen im Link folgende sekundäre Trafospannung berechnen: Trafospannung = (((3,3V+1,2V)/0,8)+2,2V)/(1,4*0,9) = 6,21V Und C1 = I * dt/dU = 45mA * 10ms / 1,125V = 400µF (45mA = 40mA Laststrom + 5mA Ruhestrom vom Festspannungsregler; 10ms --> 100Hz Ripple bei 50Hz Vollwellengleichrichtung; 1,125V = Brummspannung = 20% von 5,625V) Stimmt das soweit? 2. Warum klappt’s trotzdem? In der wirklichen Schaltung sind ein 6V, 0,35W Trafo und ein 100µF Kondensator (C1) verbaut. Wenn ich jetzt von „vorne“ rechne: Ueff = 6V --> U = 6*1,41 = 8,46V Nach dem Gleichrichter: 8,46V – 2,2V = 6,26V Der 1117 braucht 4,5V, d.h. dU darf 1,76V sein. Bei 45mA und 100µF --> dU = I*dt/C1 = 45mA*10ms/100µF = 4,5V --> Da müsste doch der Festspannungsregler unterversorgt sein. Und trotzdem tut das Netzteil? Gemäß der Rechnung oben müsste die Kapazität des C1 4mal größer sein als in der realen Schaltung. Gemessen habe ich bei 40mA Last: Ueff der sekundären Trafoseite = 6V (im Leerlauf bei knapp 8V). U über C1 zu 5,4V (das ist zumindestens was das digitale Multimeter aus der gleichgerichteten Spannung mit Rippel macht). 3. In der realen Schaltung liegt zwischen C1 und Festspannungsregler ein R1=33k parallel. Wozu ist der? Vorab schonmal Danke für Antworten! P.S.: Sorry für die 3 Grafiken, die gestrichelte Linie beim R1 ging irgendwie zunächst verloren. Lassen sich hochgeladene Bilder auch unter "Bearbeiten" wieder löschen?
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Der Spitzenstrom durch den Gleichrichter beträgt nur etwa 100mA, da fallen dann auch keine 1,1V pro Diode ab.
Leider gibt das Datenblatt nur einen Spannungsfall bei 2A an, aber bei niedrigeren Strömen von 100mA wären das doch immernoch ~0,7V pro Diode. Dann wären es 7V hinter dem Gleichrichter. Dann würde die Spannung immernoch auf 2,5V zusammenbrechen. Ist der Rechenweg zu stark vereinfacht? Nach dem Nullpunkt der gleichgerichteten Spannung steigt die Spannung ja wieder an, d.h. ganz entladen wird sich der Kondensator vermutlich nicht. Entscheidend müsste doch sein wie steil die gestrichelte Linie in dieser Graphik ist http://mylime.info/images/et/et-elektronik-gleichrichter-b2u-aufgabe-2-2.jpg
hinz schrieb: > Der Spitzenstrom durch den Gleichrichter beträgt nur etwa 100mA, da > fallen dann auch keine 1,1V pro Diode ab. Die Flußspannung (forward voltage) ist vom Strom unabhängig und relativ konstant (s. hier https://de.wikipedia.org/wiki/Diode#/media/File:Dioden-Kennlinie_1N4001.svg). Die Flußspannung ist lediglich von der Temperatur abhängig (s. Link). Ansonsten wird der Wert vom Aufbau bestimmt. Die "forward voltage drop" bezeichnet die Spannung bei der die Diode in den leitenden Zustand übergeht, also etwas kleiner als die Flußspannung. Für Standardbastelei und speziell bei einem Netzteil dürfte dieser Wert eher nicht relevant sein. Er wird auch in den wenigsten Datenblättern angegeben. In der Praxis ist die Flußspannung der entscheidente Parameter, da er angibt um welchen Betrag sich die Spannung nach der Diode vermindert. Fällt über einer Diode wirklich 1,1V ab? Ein typischer Wert für die Flußspannung von Siliziumdioden liegt bei ca. 0,7V. Der R1 soll beim Abschalten C1 entladen. Ob das hier wirklich nötig ist möchte ich mal bezweifeln. Zeno
Die sekundäre Wicklungsspannung dürfte angesichts der geringen Belastung deutlich höher ausfallen als angenommen. Die Spannungsangabe bezieht sich üblicherweise auf Volllast, und zwar reine Widerstandslast. Mit Brückengleichrichtung/Ladekondensator kommen deutliche Abweichungen von diesen Datenblattwerten.
Florian F. schrieb: > Leider gibt das Datenblatt nur einen Spannungsfall bei 2A an, http://www.vishay.com/docs/88528/2w005g.pdf Bild 3. Florian F. schrieb: > Ist der Rechenweg zu stark vereinfacht? Sieht so aus. Ich komm auf 5,4V mit 1,65Vpp Ripple. Man hat so aber keine Reserve für 230V-10%.
Zeno schrieb: > Die Flußspannung (forward voltage) ist vom Strom unabhängig und relativ > konstant (s. hier > https://de.wikipedia.org/wiki/Diode#/media/File:Dioden-Kennlinie_1N4001.svg). > Die Flußspannung ist lediglich von der Temperatur abhängig (s. Link). > Ansonsten wird der Wert vom Aufbau bestimmt. Man sieht deutlich, dass du falsch liegst.
Florian F. schrieb: > Und trotzdem tut das Netzteil? Meß den Spannungsabfall am Gleichrichter und am Regler und Du weißt bescheid.
Zeno schrieb: > Die Flußspannung (forward voltage) ist vom Strom unabhängig und relativ > konstant Käse ! U ist sehr stark vom Strom abhängig. 0,7V kommen irgendwo auf der U/I Kennlinie vor, aber das wars auch schon. Trafo Netzteile sind großzügig dimensioniert. Ein 6V Trafo liefert bei Nennlast noch mindestens 6V, bei kleinerer Last auch deutlich mehr. Der Droput beim LDO ist ebenfalls geringer bei 40mA. Um genaueres zu erfahren mußt Du mit einem Oszi messen. Zu 3.: Der R soll nach abklemmen der Eigangsspannung den Elko entladen.
Florian F. schrieb: > 2. Warum klappt’s trotzdem Weil deine Netzspannung 230V~ beträgt und nicht 230V-10%, weil dein Elko noch Nennkapazität hat und nicht -20%, weil dein Spannungsregler bei 40mA nicht denselben dropout hat wie bei 800mA, weil dein Trafo nich nahezu unbelastet ist und nicht unter Nennlast arbeitet und daher erhöhte Spannung ausgibt. Der Widerstand entlädt den Elko damit nach dem aklemmen der 240V keine Spannung mehr an den Ausgangsbuchsen ist, die vielleicht beim falschen Anstecken (nur dranhalten, Stecker passt ja nicht) das Gerät beschädigt.
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Michael K. schrieb: > Zeno schrieb: >> Die Flußspannung (forward voltage) ist vom Strom unabhängig und relativ >> konstant > Käse ! > U ist sehr stark vom Strom abhängig. > 0,7V kommen irgendwo auf der U/I Kennlinie vor, aber das wars auch > schon. Du hast schon mal eine Diodenkennlinie gesehen! Die starke Stromabhängigkeit im Flußbereich gibt es praktisch nur bei Germaniumdioden, die eben nicht diesen ausgeprägten Knick bei der Schleusenspannung aufweisen. Bei modernen Siliziumdioden geht es etwas oberhalb der Schleusenspannung steil nach oben (s. angehängtes Bild). Ja es ist nicht 100% senkrecht (es ist halt keine ideale Diode) und in sofern ist es nicht 100% konstant. Da hat die Temperatur einen weitaus größeren Einfluß auf die Flußspannung (s. 2.Bild). Das könnte bei Leistungsdioden dann schon eine Rolle spielen, aber bei den 40mA des TO und der "fetten" Brücke wird da nichts passieren. Zeno
Erstmal ein Danke für die Antworten!!! zu Frage 3: Ok, verstanden. Sieht man allerdings irgendwie nie in Beispielen. zu Frage 2: @MaWin: > Weil deine Netzspannung 230V~ beträgt und nicht 230V-10% --> ja, die 10% Spannungstoleranz sind nicht berücksichtigt, aber selbst bei der Rechnung mit 230V sollte es nach der Rechnung ja schon nicht funktionieren. > weil dein Elko noch Nennkapazität hat und nicht -20% --> habe ich einen Rechenfehler drin wo ich nur 80% der Kapazität annehme? Wo? > weil dein Spannungsregler bei 40mA nicht denselben dropout hat wie bei 800mA --> stimmt, laut Datenblatt sind's 1,1V bei 100mA....was allerdings kein großer Unterschied ist. > weil dein Trafo nicht nahezu unbelastet ist und nicht unter Nennlast arbeitet und daher erhöhte Spannung ausgibt. --> der Trafo ist nur 0,35W, d.h. 58mA. Wie oben geschrieben ist die Ausgangsspannung 6V unter der Last. @hinz: Danke für den Hinweis auf Bild 3. Danach sollte der Brückengleichrichter nur 1,5V "schlucken". Dann wäre ich bei folgenden Zahlen: Ueff = 6V (unter der angeschlossenen Last) --> U = 6*1,41 = 8,46V Nach dem Gleichrichter: 8,46V – 1,5V = 7V Der 1117 braucht 4,4V (3.3 Ausgang + 1.1 dropout), d.h. dU darf 2,6V sein. Bei 45mA und 100µF bricht die Spannung aber (theoretisch) um 4.5V ein (--> dU = I*dt/C1 = 45mA*10ms/100µF = 4,5V) Stimmen denn die 10ms Entladezeit, die in der Rechnung angenommen werden? Das ist zwar die Zeit zwischen zwei Ripple, aber der Rechenweg entspricht doch eher dem Fall, das der Elko alleine die Versorgungsspannung bringen müsste. Aber in den 10ms gibt es ja auch noch die beiden gleichgerichteten Halbwellen.
hinz schrieb: > Florian F. schrieb: >> Ist der Rechenweg zu stark vereinfacht? > > Sieht so aus. Ich komm auf 5,4V mit 1,65Vpp Ripple. Man hat so aber > keine Reserve für 230V-10%. Hallo Hinz, kannst du bitte kurz deinen Rechenweg aufführen und wo meiner zu stark vereinfacht ist? Danke!
Florian F. schrieb: > Aber in den 10ms gibt es ja auch > noch die beiden gleichgerichteten Halbwellen. Und die sind bei so einem weichen Trafolein ziemlich breit.
Florian F. schrieb: > kannst du bitte kurz deinen Rechenweg aufführen und wo meiner zu stark > vereinfacht ist? SPICE
>> kannst du bitte kurz deinen Rechenweg aufführen und wo meiner zu stark >> vereinfacht ist? hinz schrieb: > SPICE Brüll... Armes Deutschland. Ohne Spice gehen die einfachsten Sachen nicht mehr. Stümper. :(
Florian F. schrieb: >> Weil deine Netzspannung 230V~ beträgt und nicht 230V-10% > --> ja, die 10% Spannungstoleranz sind nicht berücksichtigt Doch, natürlich, dazu sind die 0.9 in der Formel (((3,3V+1,2V)/0,8)+2,2V)/(1,4*0,9) > aber selbst > bei der Rechnung mit 230V sollte es nach der Rechnung ja schon nicht > funktionieren. Die Formel garantiert eine Funktion auch bei ungünstigen Gegegenheiten, wie schlechtem Elko und Netzspannung am Toleranzminimum und du hast sogar den Diodenspannungsabfall auf 2,2V eingestellt. Es ist nicht so, daß bei Unterschreiten der Formel das Netzteil sofort ausfällt, da muss dann erst ein Problem nach dem anderen dazukommen. >> weil dein Elko noch Nennkapazität hat und nicht -20% > --> habe ich einen Rechenfehler drin wo ich nur 80% der Kapazität > annehme? Wo? Die Formel enthält den Kapazitätsverlust, weil der Elko ja nicht 10ms pro Halbwelle stützen muss sondern bloss 8ms, was sich elegant mit dem crestfaktor wegkürzt. >> weil dein Spannungsregler bei 40mA nicht denselben dropout hat wie bei 800mA > --> stimmt, laut Datenblatt sind's 1,1V bei 100mA....was allerdings kein > großer Unterschied ist. Und was bei 40mA ? >> weil dein Trafo nicht nahezu unbelastet ist und nicht unter Nennlast arbeitet > und daher erhöhte Spannung ausgibt. > --> der Trafo ist nur 0,35W, d.h. 58mA. Wie oben geschrieben ist die > Ausgangsspannung 6V unter der Last. Und, was liefert er ?
Brad Hard schrieb: > hinz schrieb: >> SPICE > > Brüll... > Armes Deutschland. Ohne Spice gehen die einfachsten Sachen nicht mehr. > Stümper. > :( Ein plakatives Beispiel wie dumm Brad Hard so ist. Trotz gelogenem Namen vermutlich ein Deutscher, über die er hier so lästert. Die Berechnung der Spannungsverläufe in einem realen Netzteil, also unter Berücksichtigung der Drahtwiderstände etc. ist so kompliziert, daß Differentialgleichungen zu Hauf gelöst werden müssen (weisst du überhaupt, was eine Differentialgleichtung ist ?) was man sich sicher nicht ohne Spice antun wird.
hinz schrieb: > Florian F. schrieb: >> Aber in den 10ms gibt es ja auch >> noch die beiden gleichgerichteten Halbwellen. > > Und die sind bei so einem weichen Trafolein ziemlich breit. Stimmt! Trafos verändern die Frequenz - insbesondere wenn sie weich sind. Was rauchst Du?
Zeno schrieb: > Trafos verändern die Frequenz Und Du glaubst nicht etwa, daß hinz vielleicht (nur vielleicht ^^) die Strompulse beim Nachladen gemeint haben könnte?
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1n4007.PNG
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Zeno schrieb: > Du hast schon mal eine Diodenkennlinie gesehen! Die starke > Stromabhängigkeit im Flußbereich gibt es praktisch nur bei > Germaniumdioden, Du redest Blech. Anbei die Kurve zur 1N4007. Das im 40mA (RMS) Bereich die Vf kaum eine Rolle spielt ist richtig. Das die Vf bei Si Dioden annähernd konstant ist, ist falsch
Zeno schrieb: > Du hast schon mal eine Diodenkennlinie gesehen! Die starke > Stromabhängigkeit im Flußbereich gibt es praktisch nur bei > Germaniumdioden, Hast du mal deine selbst geposteten Kennlinien angeschaut? Die Id zu Uf Kennline zeigt z.B. bei 25°C daß Uf bei 40mA irgendwo bei 0,7V ist, bei 1,2A schon fast bei 0,9V. bei der 100°C Kennlinie ist es noch stärker ausgeprägt. Das wäre bei einer Vollbrücke also ein Unterschied von 0,4V. Für mich ist das mehr als nichts.
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