Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik merkwürdige Gleichrichter-Schaltung


von Stephan S. (uxdx)


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zufälligerweise bin ich über eine merkwürdige Gleichrichter-Schaltung 
gestolpert, da ist nach dem Gleichrichter ein Kondensator zur Glätttung 
(wie üblich), dann kommt jedoch eine Diode und noch ein Kondensator, 
bevor die Spannung mittels 78L05 auf 5 Volt runter geregelt wird.

Wozu ist die Diode und der 2. Kondensator gut?

von Harald W. (wilhelms)


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Stephan S. schrieb:

> zufälligerweise bin ich über eine merkwürdige Gleichrichter-Schaltung
> gestolpert, da ist nach dem Gleichrichter ein Kondensator zur Glätttung
> (wie üblich), dann kommt jedoch eine Diode und noch ein Kondensator,
> bevor die Spannung mittels 78L05 auf 5 Volt runter geregelt wird.
>
> Wozu ist die Diode und der 2. Kondensator gut?

Die eigentliche 5V-Schaltung ist völlig normal aufgebaut.
Die zusätzlichen Bauteile sind dazu da um eine zusätzliche,
etwas höhere Spannung zur Verfügung zu stellen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Harald W. schrieb:
> Die zusätzlichen Bauteile sind dazu da um eine zusätzliche,
> etwas höhere Spannung zur Verfügung zu stellen.
Ich sehe nichts dergleichen. Für mich ist das ein normaler (wenn auch 
unüblich gezeichneter) Brückengleichrichter mit Siebkondensator C4 für 
die 18V.

Diese 18V werden dann mit IC2 auf 5V heruntergeregelt. Die D1 dient 
zusammen mit dem C1 nur der Entkopplung des 5V-Reglers, vermutlich gegen 
kurzzeitige Spannungseinbrücher durch eine an diesen 18V hängende 
geschaltete Last. Die Einbrüche dürfen aber wegen des winzigen 
1µF-Pufferkondensators wirklich nur ganz kurz sein.

: Bearbeitet durch Moderator
von Andreas M. (andreas_m62)


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C4 ist etwas blöd eingezeichnet.
Er hätte auch von der Anode der D1 nach unten gehen können.

: Bearbeitet durch User
von Heinrich K. (minrich)


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Die 18Volt Versorgung kann so schneller zusammenbrechen, als die 
entkoppelte Versorgung für den Spannungsregler. Gewünscht, wenn die 
daran angeschlossene Logik Netzausfall erkennen und "noch schnell" 
darauf reagieren soll (durch Auswertung der 18V-Schiene).

von Udo S. (urschmitt)


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Die Diode sorgt dafür dass von C2 kein Strom mehr "rückwärts" auf die 
18V Schiene fließen kann.
Annahme: auf den 5V sitzt eine Steuerung (Logik oder µC)
Durch die Diode wird verhindert dass ein Spannungszusammenbruch auf den 
18V die Steuerung auf den 5V zum Reset oder undefiniertem Verhalten 
bringt.

Allerdings sind die 1µF als Siebung in beiden Fällen ziemlich klein.

von Achim H. (anymouse)


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Lothar M. schrieb:
> Diese 18V werden dann mit IC2 auf 5V heruntergeregelt. Die D1 dient
> zusammen mit dem C1 nur der Entkopplung des 5V-Reglers, vermutlich gegen
> kurzzeitige Spannungseinbrücher durch eine an diesen 18V hängende
> geschaltete Last.
Würde ich unterschreiben.

> Die Einbrüche dürfen aber wegen des winzigen
> 1µF-Pufferkondensators wirklich nur ganz kurz sein.

Nunja, der 18V-Kondensator hat auch nur 1µF.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Achim H. schrieb:
> Nunja, der 18V-Kondensator hat auch nur 1µF.
Diese Kondensatorwerte sind das eigenlich Merkwürdige an dieser 
Schaltung.
Mich würde interessieren, wer auf 18V nur ein paar µA braucht. Bei mir 
wären da 2-3 Zehnerpotenzen mehr drin...

@Stephan S. (uxdx): wo hast du die Schaltung her? Gibt es da einen Link 
dazu?

: Bearbeitet durch Moderator
von Peter D. (peda)


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Lothar M. schrieb:
> Diese Kondensatorwerte sind das eigenlich Merkwürdige an dieser
> Schaltung.

Es ist immer ärgerlich, wenn Schaltungen aus dem wichtigen Kontext 
herausgerissen werden.
Vielleicht ist die Schaltung ja aus einem Flugzeug mit 400Hz Versorgung?

von Udo S. (urschmitt)


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Bei möglichen 10V Ripple hätte man bei 1µF und 100Hz Halbwellen gerade 
mal 1mA max. Strom.
Ich habe mal exemplarisch den L78L05CD13TR genommen. Der hat schon 5,5mA 
Ruhestrom.
Die Bezeichnung des Gleichrichters deutet jetzt nicht auf eine hohe 
Eingangsfrequenz hin.

Also sehr seltsam.

von Joerg L. (Firma: 100nF 0603 X7R) (joergl)


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Die Schaltung ist von hier:
https://www.digital-bahn.de/bau_weiche/weichei.htm
https://www.digital-bahn.de/shopping/mediafiles/pdf/weichei_2v10_schaltplan.pdf
Nein, ich bin nicht der TO. Ich kenne die Schaltung, da ich mich mit 
diesen Decodern vor Jahren mal beschäftigt habe.
Dies ist ein gutes Beipiel dafür, wie man durch Salami-Taktik viele 
hilfsbereite Menschen (sinnlos) beschäftigt.
Mit dem Wissen, daß vor dem Brückengleichrichter kein 50Hz AC, sondern 
ein Modellbahn-Digitalsignal anliegt, machen die Diode und die kleinen 
Kondensatoren nämlich Sinn. Die Schaltung macht genau das, was sie soll. 
Zuverlässig.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Udo S. schrieb:
> Die Bezeichnung des Gleichrichters deutet jetzt nicht auf eine hohe
> Eingangsfrequenz hin.
Glaub ichs: ein deutsches Datenblatt, schon ewig nicht mehr gesehen...
- https://cdn.sos.sk/productdata/d6/0c/aedaf02b/b125fs.pdf

Für "mittlere Frequenzen" mit einem Sperrverzug von typ. 300 ns.
Also schon 10x schneller als die 1N400x mit typ. 2.0 us.

von Udo S. (urschmitt)


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In der Stückliste des Decoders steht:
"Gleichrichter 8.5 x 10 mm, 1A, schnell, z.B. HDBLS101G...HDBLS104G"

Das erklärts. Die Frequenz bei Märklin Digital ist irgendwo bei knapp 
10kHz.

von Harald W. (wilhelms)


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Joerg L. schrieb:

> Die Schaltung ist von hier:
> https://www.digital-bahn.de/bau_weiche/weichei.htm
> https://www.digital-bahn.de/shopping/mediafiles/pdf/weichei_2v10_schaltplan.pdf
> Nein, ich bin nicht der TO. Ich kenne die Schaltung, da ich mich mit
> diesen Decodern vor Jahren mal beschäftigt habe.
> Dies ist ein gutes Beipiel dafür, wie man durch Salami-Taktik viele
> hilfsbereite Menschen (sinnlos) beschäftigt.
> Mit dem Wissen, daß vor dem Brückengleichrichter kein 50Hz AC, sondern
> ein Modellbahn-Digitalsignal anliegt, machen die Diode und die kleinen
> Kondensatoren nämlich Sinn. Die Schaltung macht genau das, was sie soll.

Ja, und sie bestätigt meine erste Antwort. Warum die dann negativ
bewertet wurde, ist mir schleierhaft.

von Achim H. (anymouse)


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Harald W. schrieb:
> Ja, und sie bestätigt meine erste Antwort. Warum die dann negativ
> bewertet wurde, ist mir schleierhaft.

Nein, diese ist weiterhin falsch.

Harald W. schrieb:
> Die eigentliche 5V-Schaltung ist völlig normal aufgebaut.
> Die zusätzlichen Bauteile sind dazu da um eine zusätzliche,
> etwas höhere Spannung zur Verfügung zu stellen.

Nein, die gesamte gezeigte Schaltung enthält keine Bauelemente, um eine 
höhere Spannung zu generieren, als die 18V (?), die der Ausgang des 
Gleichrichters ist. Selbst wenn man davon ausgeht, dass die 18V ggf. 
extern eingespeist werden, ist die Diode unnötig.

Die Dioden-Kondensator-Kombination ist nur sinnvoll, wenn die 18V 
kurzzeitig drastisch einbrechen kann. Trotzdem stellen sie keine höhere 
Spannung als die 18V zur Verfügung.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Harald W. schrieb:
> Ja, und sie bestätigt meine erste Antwort. Warum die dann negativ
> bewertet wurde, ist mir schleierhaft.
Ich habe zwar nichts bewertet, aber deine Antwort ist halt einfach nicht 
richtig.

Harald W. schrieb:
>>> Die zusätzlichen Bauteile sind dazu da um eine zusätzliche,
>>> etwas höhere Spannung zur Verfügung zu stellen.

Denn die Bauteile sind nicht dafür da, zusätzlich eine höhere Spannung 
zu generieren. Sondern die "höhere" 18V-Spannung ist nach dem 
Gleichrichter zwingend vorhanden. Und lediglich die D1 ist zusätzlich 
da, um die Digitalversorgung von der Lastversorgung zu entkoppeln.

: Bearbeitet durch Moderator
von Harald W. (wilhelms)


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Lothar M. schrieb:

> Denn die Bauteile sind nicht dafür da, zusätzlich eine höhere Spannung
> zu generieren.

Nun, die Schaltung stellt eine höhere Spannung gegenüber der 5V-
Ausgangsspannung zur Verfügung.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Harald W. schrieb:
> Nun, die Schaltung stellt eine höhere Spannung gegenüber der 5V-
> Ausgangsspannung zur Verfügung.
Ok, wenn man Ursache und Wirkung vertauscht, dann passt das.

Das ist dann aber nicht der Witz an der Schaltung, und dafür sind auch 
keine "zusätzlichen Bauteile" nötig. Denn so eine "höhere Spannung" muss 
zwingend bei jeder Gleichrichterschaltung mit folgendem "Herunterregler" 
auftreten.

Oder andersrum: man kann die "18V-Bauteile" nicht einfach weglassen und 
hat trotzdem die 5V.
Andersrum geht das: lass die "5V-Bauteile" weg und du hast trotzdem noch 
die 18V.

Damit wäre das Haar dann in seiner kompletten Länge durchgespalten...

: Bearbeitet durch Moderator
von Stephan S. (uxdx)


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Lothar M. schrieb:
> Achim H. schrieb:
>> Nunja, der 18V-Kondensator hat auch nur 1µF.
> Diese Kondensatorwerte sind das eigenlich Merkwürdige an dieser
> Schaltung.
> Mich würde interessieren, wer auf 18V nur ein paar µA braucht. Bei mir
> wären da 2-3 Zehnerpotenzen mehr drin...
>
> @Stephan S. (uxdx): wo hast du die Schaltung her? Gibt es da einen Link
> dazu?

w.o. schon geschrieben 
https://www.digital-bahn.de/shopping/mediafiles/pdf/weichei_2v10_schaltplan.pdf

da war mir nicht klar, dass da 10 kHz auf dem Gleis sind. Wieviel die 
Weichen an Strom ziehen weiss ich auch nicht, da im ULN2003 immer 
mindestens 3 Darlingtons zusammengeschaltet sind, wird das wohl mehr als 
1 A sein.

Weiterhin ist merkwürdig, dass in einer anderen Schaltung des 
Digital-Bahn-Konstrukteurs 2x 10 µF als Glättungskondensator vorgesehen 
sind, obwohl da nur ein paar LEDs angesteurt werden 
https://www.digital-bahn.de/shopping/mediafiles/pdf/led_dekoder_2v10_schaltplan.pdf

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Stephan S. schrieb:
> Weiterhin ist merkwürdig, dass in einer anderen Schaltung des
> Digital-Bahn-Konstrukteurs 2x 10 µF als Glättungskondensator vorgesehen
> sind
Im Sinne von "man lernt eben nie aus" ist die Variante mit 1µ älter als 
die mit 20µ ...   ;-)

Ich hätte da allerdings einen der 10µ hinter die D1 gesetzt.

von Udo S. (urschmitt)


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Stephan S. schrieb:
> Weiterhin ist merkwürdig, dass in einer anderen Schaltung des
> Digital-Bahn-Konstrukteurs 2x 10 µF als Glättungskondensator vorgesehen
> sind

Da wird halt etwas Pi mal Daumen genommen.
Da das digitale Signal eine Rechteck Wechselspannung von etwa 10kHz ist 
müssen von dem Kondensator nur ein paar µs überbrückt werden.

von Stephan S. (uxdx)


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Lothar M. schrieb:
> Im Sinne von "man lernt eben nie aus" ist die Variante mit 1µ älter als
> die mit 20µ ...   ;-)
Nö, die mit 1µ ist von 2018 und die 2x 10 µ von 2019

> Ich hätte da allerdings einen der 10µ hinter die D1 gesetzt.
Ich auch

von Percy N. (vox_bovi)


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Stephan S. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Im Sinne von "man lernt eben nie aus" ist die Variante mit 1µ älter als
>> die mit 20µ ...   ;-)
> Nö, die mit 1µ ist von 2018 und die 2x 10 µ von 2019

Lothar meinte vermutlich NACH Christi Geburt.

von Michael B. (laberkopp)


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Udo S. schrieb:
> müssen von dem Kondensator nur ein paar µs überbrückt werden.

Nö, es muss überbrückt werden bis die Lok über die Weiche gerumpelt ist 
die schlechten Kontakt bewirkt. Glücklicherweise läuft dabei der Motor 
auch als Generator.

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