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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Einge Fragen zur Energieversorgung mittels Schaltnetzteil


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von Marcel B. (the_s616)


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Guten Abend,
ich werkel gerade an einem Projekt, welches ich schon seit längerem 
umsetzen wollte, doch jetzt stehe ich irgendwie total auf dem Schlauch 
und hoffe daher auf ein paar Ratschläge in die richtige Richtung, damit 
sich dieser riesige Knoten im Kopf löst.

Nun ein mal zum Projekt, geplant ist es aus zwei STK4042XI einen 
Stereoverstärker zu bauen, die Beschaltung des ICs habe ich soweit auch 
bereits fertig und auf eine eigene Platine ausgelagert. (Aktuell nur 
geplant noch keine Platinen bestellt)

Jetzt stellt sich mir jedoch das Problem der Versorgung von dem kleinen 
Klotz. ^^
Da die empfohlene Spannung +/-46,5 V ist, wollte ich zwei MW LRS-150-48 
Netzteilen in Serie schalten und jeweils auf 46,5V einstellen:
https://www.reichelt.de/schaltnetzteil-geschlossen-150-w-48-v-3-3-a-mw-lrs-150-48-p202989.html?

Dies scheint soweit auch erst mal machbar, doch habe ich nun im 
Datenblatt einen Einschaltstrom von 60A pro Netzteil entdeckt. Ich weiß, 
dass der LSS (B16) bei einem Netzteil wohl noch nicht in die Bresche 
springt, doch bei beiden Netzteilen gleichzeitig vermutlich schon, sind 
schließlich knapp 8 mal der Bemessungsstrom.

In folge dessen habe ich mich zum Thema Einschaltstrombegrenzung und 
versetztes Einschalten der Netzteile eingelesen, doch da sich die 
meisten dieser Begrenzungen auf Trafonetzteile beschränken, bin ich nun 
unsicher, ob sich das selbe Prinzip einfach so übernehmen lässt, oder ob 
es hier zu Problemen führen wird?

Bei einer zeitversetzten Einschaltung der Netzteile würde ich vom Gefühl 
her zu erst das Netzteil für die +46,5V Schiene einschalten, doch zum 
Verhalten des Verstärker ICs bei Einseitiger Versorgung habe ich bisher 
nichts finden können. Aus diesem Grund erwäge ich weiterhin beide 
Netzteile parallel einzuschalten, nur eben mit einer möglichst günstigen 
Strombegrenzung, Vorschaltgeräte für 80€ und mehr mögen zwar diesen 
Zweck erfüllen, doch scheinen sie mir für dieses Projekt preislich doch 
etwas zu teuer.

Auf meiner Suche bin ich so dann auf Schaltungen gestoßen, die mittels 
24V Relais einen Lastwiderstand oder einen NTC überbrücken, dies scheint 
eine gute Möglichkeit zu sein, doch findet sich hier auch direkt das 
nächste Problem, ich habe nur 46,5 bzw. 93V zur Verfügung und für solche 
Spannungen ist die Auswahl an möglichen Relais arg verringert.

Die zweite Möglichkeit wäre eine 24V Spannung zusätzlich zu erzeugen. 
Mit dieser Spannung könnte ich dann auch zwei 24V Lüfter die ich noch 
hier habe betreiben, hierzu habe ich unter anderem den MP2459GJ-Z 
gefunden:
https://www.mouser.de/ProductDetail/Monolithic-Power-Systems-MPS/MP2459GJ-Z?qs=QEkzKklKf2TCowgo8xAXMA==

Doch hier finde ich nur Beispiele für 12V, wie müsste der IC beschaltet 
werden um 24V zur verfügungstehend zu haben?

Nun zum letzten Problem:
Ich muss die Netzteile auf der sekundären Seite puffern, da sie sonnst 
bei höheren Pegel in die Überstromabschaltung gehen würden.
Ein STK4042XI wird mit der maximalen Aussteuerung die ich ihm geben will 
ca. 130 WAtt bedarf haben. (50-60 Watt Ausgang, Rest Wärme), daher muss 
ich zumindest den oberen Teil des Bedarfs abfangen.
Zwar wären beide Netzteile Stark genug, doch werden sie von den Chips 
nicht abwechselnd, sondern gleichzeitig belastet.
Sind eventuell andere Netzteile besser geeignet?
Leider steht mir nur eine maximal Länge von 190mm zur Verfügung, daher 
würde ich nach Möglichkeit gerne bei den kleinen Kraftwerken bleiben.

Während ich das hier gerade schreibe, kommt mir eine Idee, wäre es nicht 
möglich, die Polarität der beiden Kanäle Intern zu drehen, so dass die 
beiden Verstärker ICs jeweils immer nur ein Netzteil und nicht beide 
gleichzeitig ein Netzteil belasten?

Da ich mittels Übertrager einspeise, wäre es eine Leichtigkeit die 
Polarität am Anfang und am Ende zu tauschen und so eine gleichmäßige 
Belastung der Netzteile Zustande zu bekommen.

Oder habe ich hier einen Denkfehler?


Der Text ist leider etwas größer geworden als geplant, dafür 
entschuldige ich mich und bedanke mich bei allen die bis hier in gelesen 
haben im Voraus für die eventuelle Hilfe.

Sollten noch irgendwelche Informationen fehlen, werde ich sie 
schnellstmöglich nachreichen.

Mit freundlichen Grüßen
M. Braick

: Verschoben durch Moderator
von Peter M. (r2d3)


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Hallo Marcel B.,

Marcel B. schrieb:
> In folge dessen habe ich mich zum Thema Einschaltstrombegrenzung und
> versetztes Einschalten der Netzteile eingelesen, doch da sich die
> meisten dieser Begrenzungen auf Trafonetzteile beschränken, bin ich nun
> unsicher, ob sich das selbe Prinzip einfach so übernehmen lässt, oder ob
> es hier zu Problemen führen wird?

darf ich wissen, welche Quellen Du zum Thema Einschaltstrombegrenzung 
gelesen hast?

von Marcel B. (the_s616)


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von Klaus R. (klausmeisterr)


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Hast Du geprüft ob bei den Meanwell-SNT der Ausgang potentialfrei ist, 
also auch nicht mit dem Schutzleiter eingansseitig verbunden?
Falls dem nicht so wäre, gäbe es bei dem für die negative Spannung 
zuständigen einen schöenne Kurzschluss...


Ich frage mich aber zugegeben was Du mit dem ganzen Projekt bezwecken 
willst?
Für gute Hifi-Verstärker nimmt man keine Schaltnetzteile, sondern eher 
Ringkern-Transformatoren

High-End wird es mit dem STKxxx auch nicht wirklich

Wenn es Dir ums Lernen und Spass haben geh, mach weiter

Wenn Du aber hoffst, so durch Eigenleistung was ganz Tolles billig zu 
bekommen, vergiss es, gebrauchte Hifi-Endstufen gibts für nen Fuffi mehr 
als genug

: Bearbeitet durch User
von Peter M. (r2d3)


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Hallo Marcel,

das sind meiner Ansicht nach keine Quellen.
Das ist das Hintergrundrauschen des Universums. :)

Du findest im Internet dazu extensive Darstellungen.
Thomas Schärer von elektronik-kompendium.de hat quasi das Kamasutra der 
Einschaltstrombegrenzungen verfasst - alle möglichen Variationen werden 
aufgeführt, inklusiver der jeweiligen Motive für das Design.

Du musst Dir für die Lektüre nur ein wenig Zeit und Muße nehmen.

Nach der Lektüre wird auch klar, wieso ein herkömmlicher 
Überbrückungswiderstand keine besonders intelligente Lösung ist.

Ich habe hier auf µc-net einen deutschen Distributor für Leistungs-NTCs 
von Ametherm angefügt, bei dem man auch als Privater bestellen kann.

von Marcel B. (the_s616)


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Laut Blockdiagramm im Datenblatt des Netzteils ist die gesamte Strecke 
Galvanisch getrennt.
Einzige Verbindung zur Erde stellt ein Kondensator dar.


Mir geht es hier tatsächlich primär um das lernen, richtiges 
Dimensionieren von Teilen, Erstellung der Schaltpläne, Auslegung der 
Platinen, Kühlbedarf usw.

Gibt halt recht viele Bereiche die ich mit diesem Projekt anschneiden 
kann. Geplant ist sogar ein Gehäuse zu Drucken.

von Marcel B. (the_s616)


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Sehe gerade, dass der Beitrag in einem ganz falschem Unterforum gelandet 
ist.
Wie kann ich ihn verschieben lassen?

von MaWin (Gast)


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Marcel B. schrieb:
> STK4042XI

schöner Chip wenn man ihn hat. 0.008% 80W. Vergiss nicht die 
Lautsprecherschutzschaltung, Anti-Plopp und eine 
Kühlkörpertemperaturüberwachung (Thermoschalter).

Die zusätzlich nötige Schutzschaltung steht im Datenblatt zum STK4044V 
und STK4182II (der wird schon mal in "400 Watt" Endstufen verbaut), in 
letzterem auch eine Kühlkörperberechnung wie sie laut EIJA bei 
kommerziellen Verstärkern gemacht wird.


Marcel B. schrieb:
> Ich muss die Netzteile auf der sekundären Seite puffern, da sie sonnst
> bei höheren Pegel in die Überstromabschaltung gehen würden.
> Ein STK4042XI wird mit der maximalen

Das kann ein Problem werden, Schaltnetzteile mögen keine hohen 
kapazigiven Lasten (hicup Überlasterkennung).

Daher verwenden Verstärker eher Eisenkerntrafis. Die lassen sich stark 
unterdimensionieren und vertragen trotzdem kurze Lastspitzen.

Marcel B. schrieb:
> doch habe ich nun im Datenblatt einen Einschaltstrom von 60A pro
> Netzteil entdeckt

Das ist kein Problem. Du kannst trotzdem beide gleichzeitig einschalten.

von Marcel B. (the_s616)


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MaWin schrieb:
> schöner Chip wenn man ihn hat. 0.008% 80W. Vergiss nicht die
> Lautsprecherschutzschaltung,

In dem von mir angepeilten Bereich von 30-50 Watt ist die THD sogar noch 
geringer.
Vielen Dank für den Hinweis bezüglich der Schutzschaltungen, da werde 
ich morgen mal die weiteren Datenblätter durchforsten.

MaWin schrieb:
> in letzterem auch eine Kühlkörperberechnung

Ich habe bisher diese Kühlkörper angedacht:
https://m.reichelt.de/profilkuehlkoerper-50x160x40mm-1-2k-w-v-6506e-p22271.html?&trstct=pol_0

Mit einer Belüftung durch zwei 80mm Lüfter (Genaues Modell müsste ich 
nach schauen), passen halt perfekt auf das Profil wenn zwei Kühlkörper 
gegenüber gestellt werden.
Mit den Rechnungen aus dem von dir genannten Datenblatt werde ich aber 
vermutlich in der Lage sein, eine Kühllösung zu konkretisieren.
Vielen Dank auch hierfür.

MaWin schrieb:
> Das kann ein Problem werden, Schaltnetzteile mögen keine hohen
> kapazigiven Lasten (hicup Überlasterkennung).

Gut, dann wird es wohl kein 1000uF Elko direkt am Ausgang des Netzteils 
sondern die Gegentakt Variante, da diese nach genauerer Überlegung 
reibungslos laufen sollte.
Es handelt sich hierbei ja um eine doppelte Verpolung, ein mal am 
Eingang, so dass der eine Kanal das invertiert und der andere das 
normale Signal am Eingang bekommt.
Dadurch sollten sie die Netzteile jeweils gegenteilig belasten. 
(Stereosignale laufen ja nicht so extrem auseinadern) Anschließend muss 
nur am Ausgang ein weiteres mal "verpolt" werde um diese Invertierung 
rückgängig zu machen.

MaWin schrieb:
> Das ist kein Problem. Du kannst trotzdem beide gleichzeitig einschalten.

Also fällt die Stromstärke fast Augenblick auf ein für den LSS 
unbedinkliches Niveau ab?

von Weg mit dem Troll - subito (Gast)


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Schade wird der ganze HiFi Aufwand mit weniger als 0.008% Verzerrungen 
durch die sinnlos lauten Luefter wieder zunichte gemacht. Oder sollen 
die einfach niedergedroehnt werden ?

Allenfalls waere ein zimmer-passender luefterloser Verstaerker mit 
vielleicht 4W passender.

von Marcel B. (the_s616)


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Weg mit dem Troll - subito schrieb:
> Oder sollen die einfach niedergedroehnt werden ?

Nach den Infos die ich in den Datenblättern der anderen Modelle gefunden 
habe, bin ich mit 1,2K/W bereits deutlich überdimensioniert und somit 
werden es wohl keine zusätzlichen Lüfter werden.

von Udo S. (urschmitt)


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Peter M. schrieb:
> Nach der Lektüre wird auch klar, wieso ein herkömmlicher
> Überbrückungswiderstand keine besonders intelligente Lösung ist.
>
> Ich habe hier auf µc-net einen deutschen Distributor für Leistungs-NTCs

Sorry mir nicht, also erkläre mal.

von Peter M. (r2d3)


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von Marcel B. (the_s616)


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Die Beispielschaltung unter Punkt 3 ist wie für mich gemacht, da muss 
ich nur noch die richtige Dimensionierung und die entsprechenden Teile 
heraus finden.
Vielen Dank auch für den Verweis auf Elektronikkompendium.

Ich bin zu Beginn meiner Recherche zwar auch darauf gestoßen, doch da 
hier explizit die Rede von Ringkern und nicht Schaltnetzteil ist, hatte 
ich es nur überflogen.

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Marcel B.,

ich freue mich über Deine positive Rückmeldung. Meistens hört man ja 
nichts mehr vom Fragenden!

Gruß
Peter

von Marcel B. (the_s616)


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Zwei Fragen sind tatsächlich noch offen geblieben.

Sollte ich lieber auf einen NTC setzen oder jedes Netzteil seinen 
eigenen NTC spendieren?

Welche Spulenspannungen sind bei Relais gängig?
Ich würde halt gerne bei Netzteile gleich belasten, sprich ein Relais an 
die positive und das andere an die Negative Versorgung, kann ich mir 
auch hier ohne all zu große Verluste mit einer Zenerdiode die benötigte 
Spannung erzeugen?

von Peter M. (r2d3)


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Marcel B. schrieb:
> Sollte ich lieber auf einen NTC setzen oder jedes Netzteil seinen
> eigenen NTC spendieren?

Wenn die Netztrennung Deiner Geräte immer gleichzeitig erfolgt, reicht 
eine Anlaufstrombegrenzung.
Wenn Du Deine Geräte aber einzeln anstöpselst und das Relais schon den 
NTC überbrückt, dann ist die Begrenzung für ein weitere Gerät unwirksam.
Sinnvoll sind bei Dir wohl eher zwei Begrenzungen.

> Welche Spulenspannungen sind bei Relais gängig?

Guck' einfach bei den Händlern!
5V, 12V, 24V.
Auch für das Design mit den 48V findest Du Lieferanten.

> Ich würde halt gerne bei Netzteile gleich belasten, sprich ein Relais an
> die positive und das andere an die Negative Versorgung, kann ich mir
> auch hier ohne all zu große Verluste mit einer Zenerdiode die benötigte
> Spannung erzeugen?

elektronik-kompendium.de liefert die Antwort.

von Marcel B. (the_s616)


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Erneut vielen Dank für die ausführliche Antwort, obwo5es doch recht 
blöde Fragen waren.

Da die Versorgung über einen Kaltgeräteanschluss gehen soll, dürfte eine 
Verbindung und eine Trennung stehts gleichzeitig erfolgen, folglich 
reicht ein entsprechend dimensionierter NTC aus.

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Marcel B.,

Marcel B. schrieb:
> Erneut vielen Dank für die ausführliche Antwort, obwo5es doch recht
> blöde Fragen waren.

scheinbar blöde Fragen sind nicht schlimm.
Im Zweifelsfall kriegt man hier schon gesagt, wie einfach bestimmte 
Infos selbstständig recherchierbar sind.

von Marcel B. (the_s616)


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Ich arbeite derzeit weiter an der Einschaltstrombegrenzung von 
elektronik-kompendium die weiter oben verlinkt ist.

Nun ist mir jedoch ein Problem aufgefallen, dass ich abklären möchte, 
bevor ich weiter fortfahre.

Undzwar will ich zwar am Verstärker selbst einen Kaltgerätestecker 
nutzen, jedoch kann ich beim Eurostecker die Phase nicht mit Sicherheit 
bestimmen.

Reichen bei der Kapazitivenlast eines Schaltnetzteils nun NTCs in einer 
Zuleitung oder müssen um auf Nummer sicher gehen zu können in beide 
Zuleitungen NTCs integriert werden, da die NTCs im Neutralleiter durch 
den vom sich ladenden Kondensator ausgelösten (fast) Kurzschluss außer 
Funktion sind?

von Peter M. (r2d3)


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Marcel B. schrieb:
> Ich arbeite derzeit weiter an der Einschaltstrombegrenzung von
> elektronik-kompendium die weiter oben verlinkt ist.

Welche? Ich habe den kompletten Artikel mit mehreren Schaltungen 
verlinkt.

von Marcel B. (the_s616)


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Bitte entschuldige diese späte Rückmeldung, habe nicht gemerkt, dass 
geantwortet worden ist.

Ich versuche mich an dieser Schaltung:
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/onilim.htm

Nach meiner aktuellen Überlegung, müssten in beide Zuleitungen, sprich 
Neutralleiter und Phase NTCs eingesetzt werden.
Da sie (so die Überlegung) durch die Eingangskapazität bei Einsatz in 
nur einem Leiter lediglich eine Halbwelle der Phase begrenzen können. 
Die andere Halbwelle würde unbegrenzt in den Eingangskondensator der 
Schaltnetzteil schießen.

Oder ist diese Überlegung falsch?

Mit freundlichen Grüßen
Marcel B.

von foobar (Gast)


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> Oder ist diese Überlegung falsch?

Ja.

von tuc (Gast)


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foobar schrieb:
>> Oder ist diese Überlegung falsch?
>
> Ja.

Falsches Bild von der Sache im Kopf - ist leicht zu beseitigen.


Graetz-Brücke ("Brückengleichrichter") macht negativ zu positiv,
ist also kein Einweg-, sondern ein Vollwellen -Gleichrichter.

https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichter

Nach dem Gleichrichter ist sofort Gleichspannung und auch -strom
angesagt - mit unidirektionalen (Nach-)Lade-Strompulsen jeweils
bei +/- Spitzenspannung (nur dann ist V_peak > V_C(DC-Link)).

Das ist ein geschlossener Stromkreis, Ladestromkreis genannt.


"Rechts daneben" im DC-Zwischenkreis - so nennt man die_andere
Seite - wird im PWM-Takt (ebenfalls gepulst) Strom entnommen.

Der Elko entkoppelt also die zwei Stromkreise für die Nach- und
Entladung voneinander.


Weiteres zur Gleichrichtung:

http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap2/Kapitel2.html

von Marcel B. (the_s616)


Angehängte Dateien:

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Erneut vielen Dank für die sehr hilfreichen Antworten,
anbei nun der aktuelle Schaltplan wie es funktionieren sollte.

Ich hoffe, dass euch bei dem Plan nicht sofort die Augen ausfallen, 
daher ein paar kurze Erklärungen.

Im Block "Einschaltstrombegrenzung" finden sich zwei Relais die jeweils 
zwei in Reihe geschaltete 50 Ohm NTCs überbrücken können. So findet eine 
bessere Aufteilung auf die Netzteile statt.
Da 46,5V zur Verfügung stehen werden, sind hier zwei 24V Relais im 
Einsatz.

Geschaltet werden diese wie in dieser Schaltung vorgesehen
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/onilim.htm
mit einem PMOS Transistor der sein Steuersignal über einen sechsfach 
Schmitttrigger bekommt.

Der Schmitttrigger ist in seinem eigenen Block aufgeteilt, 10V 
Betriebsspannung schienen mir hier angemessen, um den Eingang nicht zu 
grillen findet sich bei der Versorgung entsprechend eine Zener Diode und 
bei dem Triggereingang ein Spannungsteiler.

Das Steuersignal zur Überbrückung der NTCs sollte fast Zeitgleich mit 
dem Spannungsanstieg der Netzteile erfolgen, damit diese ordnungsgemäß 
einregeln können. (So zumindest die Idee)

Das Steuersignal für die Antiplopp Relais sollte dann ca. 250ms nach dem 
die Netzteile die Versorgung bereit stellen durchschalten und so den 
Ausgang zu den Lautsprechern frei geben.
Hierbei entsprechen VCC = 46,5V, VSS = -46,5V

Die Lautsprecherausgänge sind Thermisch mit den Verstärker ICs gekoppelt 
damit sobald einer zu warm wird die Last direkt getrennt wird und somit 
die Temperatur gesenkt werden kann.

Sollte ich hier irgendwo einen Fehler haben, oder es 
Verbesserungsvorschläge geben, so bitte ich um einen Hinweis, damit ich 
diese ausbessern kann.

Mit freundlichen Grüßen
Marcel B.

von Peter M. (r2d3)


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Der Schaltplan ist unvollständig.
J2 endet im nichts, VCC muss ja irgendwie aus der Netzversorgung 
entstehen.

Von der ursprünglichen Schaltungsidee von Thomas Schärer ist hier nichts 
mehr zu sehen.

Aufgrund der fehlenden Komponenten ist nicht sichtbar, ob überhaupt und 
wenn ja, wann das Steuersignal die Relais durchschaltet.

von Marcel B. (the_s616)


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J2 ist der Netzseitige Anschluss von einem der beiden Netzteile, J1 ist 
der Anschluss mit der VCC Versorgung.

Der Übersicht halber, habe ich entsprechende Verbindungen nur mit den 
Netzwerkmarkern identifiziert, statt die gesamten Verbindungen 
einzuzeichen.

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