Hallo,
bin gerade dabei, ein Kondensatornezteil aufzubauen, das 48V und ca.
10mA für ein Relais liefern soll. Dabei bin ich auf diese Schaltung hier
im Forum gestoßen:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/316800/ESBG-C.png
Die Spannungsbegrenzung wird ja üblicherweise ja mit einer Zener-Diode
gemacht. Eine solche kann ich jetzt für 48 V nicht finden und hätte
deshalb 2 Zener-Dioden mit je 24 V in Reihe geschaltet.
Die Diode in der verlinkten Schaltung ist aber doch einfach eine ganz
"normale" Diode, oder?
Soll diese die Spannung begrenzen? Wird hier überhaupt eine
Spannungsbegrenzung benötigt?
Fast sieht es mir so aus, als soll die Diode als Freilaufdiode für das
Relais dienen. So etwas ist aber doch nicht notwendig, da der Strom
durch das Relais nicht durch z.B. einen Transistor geschaltet wird,
oder?
Also:
Brauche ich überhaupt eine Zener-Diode?
Oder gar eine Freilaufdiode?
Danke schon mal.
Gruß
Sören
Aus der Fragestellung heraus, würde ich dir dringend raten, die Finger
von einem Kondensatornetzteil sein zu lassen, denn mit einem
Kondensatornetzteil hast du keine Potentialtrennung, wie bei einem Trafo
mit 2 getrennten Wicklungen!
Die 48V Z-Diode soll verhindern, das der Siebelko dicke Backen macht.
Der hat nämlich lt. Stromlaufplan 63V Spannungsfestigleit. Ohne die
Z-Diode würde im unbelasteten Zustand auf Scheitelspannung Netz, also
ca. 310V hochlaufen.
Der 750 Ohm Widerstand vor dem Gleichrichter muß zwingend ein
Sicherungswiderstand mit entsprechender (Netz)spannungsfestigleit sein,
damit er, wenn einer der Kondensatoren durchschlägt, abbrennen und den
Stromfluss unterbrechen kann. Also KEIN Metallschicht, Metalloxid, o.ä.!
Die Kondensatoren oben links müssen zwingend X2 Kondensatoren sein,
damit sie bei einem Durchschlag keinen Kurzschluss produzieren.
> Die Kondensatoren oben links müssen zwingend X2 Kondensatoren sein,> damit sie bei einem Durchschlag keinen Kurzschluss produzieren.
Was sie nach 20Jahren aber trotzdem manchmal machen. Deshalb unbedingt
Sicherungswiderstand oder Sicherung. Sonst brennt einen die Bude
irgendwann doch mal ab.
Olaf
Danke für die ersten Antworten.
Es ist schon klar, dass man hier keine Potentialtrennung hat und auch,
welche Bauteile eingesetzt werden müssen, damit das funktioniert, wie
z.B. der X2-Kondensator.
Allein die Frage, ob die im verlinkten Schaltplan angegebene Diode
1N4937 wirklich eine Zener-Diode und für die Spannungsbegrenzung
geeignet ist.
Da die Relais ja in Serie geschaltet sind, ist das Netzteil ja immer
belastet und es wird evtl. gar keine Spannungsbegrenzung benötigt?
Und wie verhält es sich mit der Freilaufdiode?
Eine Sicherung fehlt im Schaltplan, habe ich bei mir aber vorgesehen.
Sören schrieb:> Die Diode in der verlinkten Schaltung ist aber doch einfach eine ganz> "normale" Diode, oder?
Ja.
> Soll diese die Spannung begrenzen?
Vielleicht, wenn Tippfehler (1N4756, 1N5368), dann aber auch
Schalgplansymbolfehler.
> Wird hier überhaupt eine> Spannungsbegrenzung benötigt?
Sie ergibt sich von selbst ausreichend, wenn der Strom auf den der
Kondensator bei 50Hz begrenzt, genau dem Strom entspricht, den die
Relais benötigen und nicht unnützerweise höher wäre und verbraten werden
müsste.
> Fast sieht es mir so aus, als soll die Diode als Freilaufdiode für das> Relais dienen.
Könnte so gedacht sein.
> So etwas ist aber doch nicht notwendig, da der Strom> durch das Relais nicht durch z.B. einen Transistor geschaltet wird,> oder?
Richtig, es gibt hier kein Bauteil das beschädigt wird wenn man den
Netzstecker zieht aber die Induktivität der Relais den Strom weiter
fliessen lassen will: Der 4u7 stellt auch einen Strompfad dar. Wenn der
allerdings kaputt wäre/fehlt, könnte der Brückengleichrichter leiden, er
ist allerdings mit 250V massiv überdimensioniert, 50V würde reichen.
> Brauche ich überhaupt eine Zener-Diode?> Oder gar eine Freilaufdiode
Siehe oben.
Danke für die ausführliche Antwort. Jetzt sehe ich klarer.
Als Sicherheitsmaßnahme werde ich zwei Zener-Dioden mit je 24 V in Reihe
einbauen, um die 48 V stabil zu haben.
Auf eine Freilaufdiode werde ich verzichten.
@Sören (Gast)
>Danke für die ausführliche Antwort. Jetzt sehe ich klarer.>Als Sicherheitsmaßnahme werde ich zwei Zener-Dioden mit je 24 V in Reihe>einbauen, um die 48 V stabil zu haben.>Auf eine Freilaufdiode werde ich verzichten.
Die Freilaufdiode hast'e ja mit den zwei Z-Dioden automatisch.
Ansonsten dran demken daß 48V selbst bei paar (10)mA schon eine
signifikante Verlustleistung darstellen können (wenn im Leerlauf, bzw.
wenn Relais irgendwie abgeschaltet). Gut, Du nimmst zwei 24V-Dioden, da
teilt sich das auf ...
Da bin ich sowieso immer vorsichtig und nehme lieber Bauteile mit großer
Verlustleistung, auch wenn es rechnerisch nicht nötig ist.
Man könnte auch sagen, die Bauteile sind völlig überdimensioniert, aber
da will ich kein Risiko eingehen.
Der Eingangsstrom in das Kondensatornetzteil beträgt AC-seitig ca. 25
mA.
Welche Sicherung muss ich da nehmen? Flink oder träge?
Sören schrieb:> Dabei bin ich auf diese Schaltung hier im Forum gestoßen:> https://www.mikrocontroller.net/attachment/316800/ESBG-C.png>> Die Spannungsbegrenzung wird ja üblicherweise ja mit einer Zener-Diode gemacht.
Diese Schaltung ist von mir - leider finde ich den Thread nicht wieder.
Eigentlich hat MaWin alles beschrieben, es gibt keine Z-Diode. Die
Schaltung ist so kalkuliert, dass sich die benötigte Spannung ergibt, da
die Last konstant ist. Ein paar Volt mehr oder weniger tun den Relais
nichts.
Die 1N4937 ist ganz einfach die Freilaufdiode, war gerade zufällig da -
der genaue Typ ist ziemlich egal.
MaWin schrieb:> Der 4u7 stellt auch einen Strompfad dar.
Der ist eigentlich störend, wird hier aber als Ladeelko benötigt - das
kleine Relais brummt ansonsten hörbar.
> Wenn der allerdings kaputt wäre/fehlt, könnte der Brückengleichrichter leiden,
er ist allerdings mit 250V massiv überdimensioniert, 50V würde reichen.
Da bin ich nicht bei Dir, auch ohne diesen 4µ7 hätte der Gleichrichter
kein Problem.
50V würde nicht reichen, ein Aufbau mit 1N4148 (100 mA) fliegt nach
spätestens ein paar Schaltzyklen weg. Das ist nicht ganz simpel zu
simulieren, es muss die Phasenbedingung berücksichtigt werden, ein
Kollege von mir hat es in Spice hin bekommen.
In der Bastelpraxis denke ich nicht wirklich nach, ob eine Diode
überdimensioniert ist, so ein Gleichrichterchen kostet deutlich unter 20
cent und ich mag nicht beliebig viele Varianten einlagern - die
vermutlich auch nicht billiger wären.
Die 1N4148 fliegt wahrscheinlich auch beim Einschaltstrom an 325V (max.
Phase, leere C) oder mehr (falls der C noch gegenpolige Ladung hat). So
0,8A kanns da wohl werden. 2A darf sie nur für 1µs. Da ist die sehr
flink.
Manfred schrieb:> Da bin ich nicht bei Dir, auch ohne diesen 4µ7 hätte der Gleichrichter> kein Problem
Tja, simuliere doch Mal die Schaltung ohne die 4u7 bei
Netzspannungsunterbrechung.
Sören schrieb:> Brauche ich überhaupt eine Zener-Diode?> Oder gar eine Freilaufdiode?
Nein
Nein
Die Last (Relais) liegt immer an und damit ist die Spannung begrenzt.
Ein Kondensatornetzteil kann man sich als Konstantstromquelle denken,
d.h. bei einem bestimmten Strom liegt an der Relaissspule auch eine
bestimmte Spannung an.
Eine Z-Diode braucht man nur dann, wenn man nicht den passenden
Kondensator hat, sondern einen größeren nimmt und dann die Spannung am
Relais zu hoch wird.
Besten Dank für all die hilfreichen Antworten!
Habe jetzt verstanden, war in die Schaltung rein muss und was nicht.
Auch wenn keine Zener-Diode benötigt wird, werde ich eine spendieren.
Wie sieht's mit der Sicherung aus? Welchen Wert brauche ich bei 25 mA
(AC)? Flink oder besser träge?
Sören schrieb:> Die Spannungsbegrenzung wird ja üblicherweise ja mit einer Zener-Diode> gemacht. Eine solche kann ich jetzt für 48 V nicht finden
Zenerdioden gibts es auch nur bis ca 7V. Darüber wird statt des
Zenereffekts der Avalancheeffekt verwendet und die Dioden heißen dann
Z-Dioden.
> Eine solche kann ich jetzt für 48 V nicht finden
48V ist hier arg ungeschickt. Nimm eine 47V Z-Diode. Dann ist das recht
einfach:
https://www.mouser.de/Semiconductors/Discrete-Semiconductors/Diodes-Rectifiers/Zener-Diodes/_/N-ax1mh?P=1yuq69v
Und wenn du mit Z-Dioden arbeitest, dann guckt man sich wegen +-10%
Spannungsabweichung je nach Laststrom noch nicht gleich schräg an.
finde ich jetzt schade, der produktive Beitrag von pro... ist leider
gelöscht worden, die Idee mit der Optokoppler-Trennung war doch gut
und der Rest auch ):
weshalb so kompliziert?
Gleichrichterdiode, Vorwiderstand,
parallel zum Relais ein Glättungskondensator
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/acrel.htm
etwas runter zu "Das DC-Relais im Einsatz"
----
Da könnte man doch auch leicht eine (Relais)Einschaltverzögerung wie in
dem Link oben daraus machen.
@ohne Account (Gast)
>finde ich jetzt schade, der produktive Beitrag von pro... ist leider>gelöscht worden, die Idee mit der Optokoppler-Trennung war doch gut>und der Rest auch ):
Nein, war nicht wirklich produktiv, denn wozu braucht man diese
Trennung, wo doch das Relais gar nicht von extern her schaltbar sein
sollte? Auch so sah der Beitrag aus, als würde er von falschen Annahmen
ausgehen.
Peter D. schrieb:> Eine Z-Diode braucht man nur dann, wenn man nicht den passenden> Kondensator hat, sondern einen größeren nimmt und dann die Spannung am> Relais zu hoch wird.
Formuliere es anders: Eine Z-Diode wird benötigt, wenn der Laststrom
nicht konstant ist und / oder Bauelemete in der Schaltung sind, welche
die höhere Spannung bei geringer Last nicht vertragen.
Der Kondensator sollte halbwegs passen, da die Z-Diode natürlich
Wirkleistung verbrät.
CBE schrieb:> weshalb so kompliziert?> Gleichrichterdiode, Vorwiderstand,> parallel zum Relais ein Glättungskondensator
Die Frage ist eher, ob ich die Wirkleistung am Vorwiderstand bezahlen
möchte und wie das Gebilde thermisch aussieht.
Sören schrieb:> Soll diese die Spannung begrenzen? Wird hier überhaupt eine> Spannungsbegrenzung benötigt?
Die Antwort wurde schon gegeben(Nein) - und nun auch noch von LTspice
bestaetigt ?
Mit deinen Angaben 24V/10mA fuer ein Relais ist die Schaltung so
berechnet worden,dass der Spannungsteiler gebildet vom kapazitiven
Widerstand XC und den Spulenwiderstaenden der Relais (je 2.4kohm)
ungefaehr 40V ueber den Relais ergeben - siehe Anhang
Sören schrieb:> Der Eingangsstrom in das Kondensatornetzteil beträgt AC-seitig ca. 25> mA.
siehe Anhang => I[RMS] = 10mA
Das ist ja super! Vielen Dank für die Simulation!
Dann bestelle ich jetzt mal ein paar Teile und baue das so auf.
Die "Angst-Diode" mache ich aber trotzdem rein :)
Den Beitrag mit der Transil-Diode habe ich leider nicht gesehen. Nachdem
dieser gelöscht wurde, ist es natürlich umso interessanter, was da
geschrieben wurde...
Falls soviel weiterhilft: Eine Transil-Diode ist änlich einer
Zehnerdiode aufgebaut, hat aber in beide Richtungen eine Sperrschicht,
in der ensprechenden Spannungsbegrenzung, die für Kondensatornetzteile
sicherer ist als eine normale Zehnerdiode. Sie schützt hier in beide
Richtungen zur Netzspannung, wenn man zum Beispiel die Phasen N und L
vertauscht anschliesst. Eine normale Zehner-Diode kann hier bei
Kurzschluss durchschlagen und das krabbelt nicht nur an der
Folgeelekronik heftig.
Die Transil-Schutzdiode sieht im Schaltzeichen so aus wie zwei Zehner -
Dioden, die mit der Katode intern verbunden gegensätzlich angeschlossen
sind, so kann man die ohne auf die Polung zu achten (!!), einbauen, weil
die Doppelsperrschicht aus jeder der beiden Richtungen vorhanden ist.
Es gibt sie ab einer Spannungsbegrenzung von 3,3 Volt bis hin zu 64 Volt
bei Conrad, ELV, Mouser, Alibaba, Reichelt, Pollin usw.
Busch D. schrieb:>> Die Transil-Schutzdiode sieht im Schaltzeichen so aus wie zwei Zehner -> Dioden, die mit der Katode intern verbunden gegensätzlich angeschlossen> sind, so kann man die ohne auf die Polung zu achten (!!), einbauen, weil> die Doppelsperrschicht aus jeder der beiden Richtungen vorhanden ist.
Die gibt es wie jede TVS anderer Hersteller
sowohl uni- als auch bidirektional.
Transil ist halt Markenname der Fa. ST.
Man sollte noch erwähnen, dass die Z-Diode bzw. TVS die Dioden des
Brückengleichrichters und die Elkos vor Überspannungen schützt, sollte
mal die Relaisspule kaputt gehen, vorausgesetzt die halten den vollen
Strom des Kondensatornetzteils aus ohne zu überhitzen.
MaWin schrieb:> Man sollte noch erwähnen, dass
man den Brückengleichrichter aus Z-Dioden bauen kann.
So schlägst Du mehrere Fliegen mit einer Klappe.
LG
old.
Ich würde Eingangsseitig auch einen 350V oder 400V Varistor parallel
schalten. Bei Spannungsspitzen vom Netz (Transienten) kann der
Folienkondensator zwar selbstheilend sein, wobei die Kapazität
geringfügig absinkt. Passiert das über Jahre, so kann die Kapazität
schon auf die Hälfte abgesunken sein und das Relais zieht nicht mehr an.
Schau dir mal den SR10 von Supertex an. Da arbeitet die Schaltung viel
effizienter. Geht allerdings nur bis 24V
R3, naja etwas schon.
R3 dient auch als Einschaltstrombegrenzung. Aber 100% spannungsfest ist
man ohne varistor nie. Das ist vorsätzlich und in ein paar Jahren geht
das Gerät nicht mehr, wenns ständig am Netz hängt.
Eine richtige Schutzschaltung am Netz besteht aus mehreren Teilen. Die
Funktion im Detail sind 1 bis 3:
1. Sicherung. Diese soll zuverlässig auslösen und bei dem Auslösestrom,
soll es nicht weiter hinten in der Schaltung zum Brand kommen. Je nach
zulässiger Dauer flink bis träge.
2. Hinter der Sicherung kommt ein Widerstand R1. Dessen Wert ist so
bemessen, dass I_max am Netz nicht über 16A geht beim Kurzschluss, bei
kleinen Lasten wird diese auf 10A ausgelegt. Der Widerstand ist ein Fail
Save Typ. Bei 240V/10A hätte dieser 24Ohm. Der Widerstand ist nicht mehr
möglich bei Lasten so zu Dimensionieren, dass die Dauerverlustleistung
über 0,1...1W liegen würde.
3. Dahinter kommt ein Varistor für 250V AC, der verhindert, dass
Überspannungsspitzen durchgereicht werden. Damit das ordentlich
funktioniert, muss R1 einen Mindestwiderstand haben, aber die
Dauerverlustleistung darf nicht über 0,1...1W liegen des Widerstandes.
Meistens erfüllt diese Bedingung bereits der Widerstand einer Drossel um
Zuleitungszweig.
4. Dahinter kann dann z.B. der Hauptkondensator des
Kondensatornetzteiles hängen.
5. Befindet sich dahinter ein Relais als Last, würde beim Durchschlagen
des Kondensators die Gefahr eines Spulenschadens bestehen bis die
Sicherung auslöst. Erstens Thermisch und zweitens Flyback
Isolationsschaden beim Verlöschen des Lichbogens in der Sicherung. Diese
beiden Schadensfälle fängt eine Überspannungsbegrenzung an der Last
mittels VDR oder ZD ab.
Knappest bemessene zulässige Verlustleistungen der beschriebenen
Bauteile erfordert eine flinke Sicherung, großzugigere erlauben träge.
Die Auflistung ist zwar nicht ganz vollständig, gibt aber einen Einblick
auf das Wesentliche.
Gut erklärt. Aber nach der Sicherung würde ich gleich den Varistor
machen und dann erst den Widerstand. Somit findet Spannungsbegrenzung
nach Schutz immer als erstes statt. Weiteres sollte der Widerstand
impulsfest sein, bezüglich mehrere Einschaltmomente. Weiteres muss auch
bedacht werden, dass an dem Widerstand beim Einschaltmoment kurzzeitig
die volle Spannung anliegen kann. Bei uns bewährten sich 0207 MELF
Widerstände.
Für einen Varistor braucht man Platz.
Der fackelt erst ab und dann kommt die Sicherung.
Das muss man einplanen.
Außerdem tendieren diese Varistoren dazu ihre
Ansprechspannung nach unten zu ändern mit den
beschriebenen Folgen.
Bei einem Schaltnetzteil, wo eine Überspannung richtig
Schaden anrichten kann, sind Varistoren sehr sinnvoll.
In einem Kondensatornetzteil eher unvorteilhaft.
Für den Kondensator kann man eine Kontroll-LED als
Betriebsanzeige machen. Ich habe das gemacht,
funktioniert sehr gut:
Beitrag "Re: Hilfe bei Reparatur Einhell Luftentfeuchter benötigt"
Für den Einschaltmoment gibt es jetzt eine Lösung:
Beitrag "Nulldurchgangsschalter für LED-Leuchtmittel?"
LG
old.
Sören schrieb:> Den Beitrag mit der Transil-Diode habe ich leider nicht gesehen.
Das macht nichts, in einer normalen Haushaltsumgebung halte ich die für
verzichtbar. Setze Dich erstmal mit den einfachen Grundlagen
auseinander.
Busch D. schrieb:> Falls soviel weiterhilft: Eine Transil-Diode ist änlich einer> Zehnerdiode aufgebaut, hat aber in beide Richtungen eine> Sperrschicht, in der ensprechenden Spannungsbegrenzung, die für >
Kondensatornetzteile sicherer ist als eine normale Zehnerdiode.
"Zehnerdiode" schreibt man ohne "h", dafür gehört es in "änlich"
eingefügt. Besser ist es, einfach Z-Diode zu sagen, im Forum lässt sich
finden, weshalb.
Zur Sache: Hast Du noch mehr Unfug auf Lager?
Eine Z-Diode begrenzt die Spannung bei der genannten Nennspannung, ihre
Aufgabe. Damit kann ich hinter Kondensator - Gleichrichter die
Maximalspannung halten, wenn sich die Last verringert.
Eine Transil (oder wie auch immer die bei anderen Herstellern heißt) ist
für eine permanente Spannungsbegrenzung im Dauerbetrieb nicht vorgesehen
und geeignet. Diese Teile sollen kurzzeitige Spannungsspitzen kappen,
dienen also dem Schaltungsschutz außerhalb des Regelbetriebes. Du darfst
gerne mal in Datenblätter gucken und einen eigenen Meßaufbau machen, bei
welcher Spannung ein solches Schutzelement wirklich reagiert und mit
welcher Toleranz.
Dieter schrieb:> 2. Hinter der Sicherung kommt ein Widerstand R1. Dessen Wert ist so> bemessen, dass I_max am Netz nicht über 16A geht beim Kurzschluss, bei> kleinen Lasten wird diese auf 10A ausgelegt. Der Widerstand ist ein Fail> Save Typ. Bei 240V/10A hätte dieser 24Ohm. Der Widerstand ist nicht mehr> möglich bei Lasten so zu Dimensionieren, dass die Dauerverlustleistung> über 0,1...1W liegen würde.https://www.mikrocontroller.net/attachment/379561/E14_LED_schema.png
aus:
Beitrag "Re: Nulldurchgangsschalter für LED-Leuchtmittel?"
Und wenn 4 Leuchtmittel in der Leuchte sind, hast Du bis zu 40A.
LG
old.
Zum Ausprobieren eine Kondensatornetzteillösung zu bauen ist sicherlich
lehrreich. Aus sicherheitstechnischer Sicht würde ich allerdings als
Dauerlösung die Verwendung eines kleinen 0.5VA...1VA Trafos wählen.
Und dann noch zu
>Und wenn 4 Leuchtmittel in der Leuchte sind, hast Du bis zu 40A.> LG> old.
Richtig. Aber die müssen dann alle gleichzeitig einen vollen Kurzschluss
machen. Die Wahrscheinlichkeit ist aber sehr gering. Es gibt aber
glücklicherweise noch parasitäre (Leitungs-) Induktivitäten, die das
abmildern.
