Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromversorgung über 12/24V DC oder 110/220V AC, ein Eingang?


von Sebastian H. (sebastian_h116)


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Hallo zusammen,

ich sitze gerade an einem Projekt, dass entweder im Netzbetrieb mit 110V 
bzw. 220V Wechselstrom oder aber mobil mit 12V oder 24V Gleichstrom 
betrieben werden können soll. Beide Versorgungsvarianten werden auf 12V 
DC heruntergeregelt. Soweit kein Problem.

Jetzt kam mir aber die fixe Idee, ob es nicht möglich wäre, die 
unterschiedlichen Stromquellen über eine gemeinsame Buchse anbinden zu 
können. D.h. z.B. nur eine Neutrik Powercon Geräteeinbausteckdose über 
die entweder der 12/24V-Gleichstrom oder 110/220V-Wechselstrom 
eingespeist werden kann und eine Schaltung sorgt hinten dran dafür, dass 
die Spannung über den richtigen Spannungswandler auf die 12V geregelt 
wird.

Hat hier jemand eine Idee oder Vorschlag zur Umsetzung?

Gruß & Dank,
Sebastian

: Bearbeitet durch User
von Rüdiger B. (rbruns)


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Welche Leistung ?

von Michael B. (laberkopp)


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Sebastian H. schrieb:
> Hat hier jemand eine Idee oder Vorschlag zur Umsetzung?

Sicher geht das, ein Flyback der nach Bruckengleichrichter und Siebelko 
ab 10V arbeitet bis 250V, geht z.B. mit UC3843.

Das Tastverhältnis verschiebt sich halt drastisch, von 90% auf 3%, daher 
kann man nicht die höchste Frequenz nutzen, und die Startupschaltung 
sollte mit Konstantstromquelle statt Vorwiderstand arbeiten.

Das alles macht die Schaltung deutlich teurer und den Wirkungsgrad 
schlechter.

von Sebastian H. (sebastian_h116)


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Hallo,

Korrektur. Keine 5V, sondern 12V DC. Keine Ahnung wo ich mit meinen 
Gedanken war.. Sorry.

Ca. 8A bzw. 100 Watt Leistung benötige ich.

von Flip B. (frickelfreak)


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Technisch möglich ja, betriebssicher und sinnvoll eher nicht. Es geht 
bei der Leistung und Spannungsvarianz nicht mehr über ein gemeinsames 
schaltnetzteil. Am Eingang müsste eine Schaltung gleichspannung 
detektieren und denn den DC Pfad einschalten. Das geht über einen 
Tiefpass mit anschließendem Solid-State-Relais. Einen Galvanisch 
getrennten DC/DC mit geeigneter isolation braucht es trotzdem, da sonst 
die DC seite nicht mehr sicher netzgetrennt ist. Insgesamt kommt man mit 
einer zusätzlichen Buchse deutlich besser aus.


Eine weitere variante ist, nur eine DC buchse zu verbauen, z.b. DC 
Buchse oder USB typ C und dann ein entsprechendes Steckernetzteil bei 
der anwendung an AC zu nutzen. Laptopnetzteile liegen in dieser 
leistungsklasse.

: Bearbeitet durch User
von Frank K. (fchk)


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Sebastian H. schrieb:

> Hat hier jemand eine Idee oder Vorschlag zur Umsetzung?

Lass es bleiben. Dein Gerät wird teurer schwerer und größer, der 
Wirkungsgrad sinkt deutlich, und bei der Zulassung (CE, 
Niederspannungsrichtline etc) kannst Du auch Deine helle Freude 
bekommen.

Nicht umsonst sind externe Tischnetzteile so verbreitet. Sicher, 
vorzertifiziert und günstig.

fchk

von Michael B. (laberkopp)


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Sebastian H. schrieb:
> Ca. 8A bzw. 100 Watt Leistung benötige ich

Das verkompliziert die Sache erheblich, ist ja knapp an der Grenze für 
Flyback.

Immerhin ist die Ausgangsspannung egal.

Aber wenn man bei 12V rein und taus bei 50% duty cycle liegt, kommt man 
bei 320V auf 1.8%. Und in der Zeit will man die 100W reinpumpen. Wenn 
das 1.8us sind, liegt man bei nur 10kHz.

Weit weg von jeder sinnvollen Dimensionierung.

Vergiss es.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Frank K. schrieb:
> und bei der Zulassung (CE,
> Niederspannungsrichtline etc) kannst Du auch Deine helle Freude
> bekommen.

Da die Schaltung für eine Betriebsspannung von 220 V AC ausgelegt werden 
soll, wird sie wohl außerhalb Deutschlands bzw. der EU eingesetzt. Daher 
spielt die Niederspannungsrichtlinie keine Rolle.

Für kleine Leistungen und Netzspannung bis ca. 250 V gibt es offenbar 
durchaus Lösungen, wie man an den kommerziellen, zugelassenen Relais, 
Sensoren, Aktoren für die Hausautomation sehen kann, die teils mit 
entsprechendem Weitbereichseingang angeboten werden.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Andreas S. schrieb:

> Lösungen, wie man bei Aktoren für die Hausautomation sehen kann,
> die teils mit entsprechendem Weitbereichseingang angeboten werden.

Die brauchen aber auch keine 100W!

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Harald W. schrieb:
> Andreas S. schrieb:
>
>> Lösungen, wie man bei Aktoren für die Hausautomation sehen kann,
>> die teils mit entsprechendem Weitbereichseingang angeboten werden.
>
> Die brauchen aber auch keine 100W!

Was soll das sinnentstellende Zitieren?!

von Michi S. (mista_s)


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Sebastian H. schrieb:
> ob es nicht möglich wäre, die unterschiedlichen Stromquellen
> über eine gemeinsame Buchse anbinden zu können.

Machen kann man vieles, aber welchen Nutzen soll das bringen? Ist der 
Platz an Geräteoberfläche so beengt, daß die eingesparte Fläche für eine 
zusätzliche Hohlstecker-Buchse wirklich relevant ist?

Neben den bereits genannten Nachteilen beim Wirkungsgrad, würden mich am 
meisten die praktisch nicht unterscheidbaren Anschlußkabel stören, denen 
man nicht ansieht, ob da Netzspannung anliegt oder recht ungefährliche 
Kleinspannung; aber auch nicht ob da 8A oder doch nur 'n halbes 
durchwollen werden. Allfällige Verlängerungsleitungen für Deine 
Zuleitungskabel wirst Du also jedenfalls auf die 8A und möglichst 
kleinen Spannungsabfall auslegen müssen, obwohl man bei 
Netzspannungsversorgung in dem Fall (nicht-Schuko Stecker an den Enden) 
einiges an Querschnitt sparen könnte.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Sebastian H. schrieb:
> Jetzt kam mir aber die fixe Idee, ob es nicht möglich wäre, die
> unterschiedlichen Stromquellen über eine gemeinsame Buchse anbinden zu
> können. D.h. z.B. nur eine (...) Geräteeinbausteckdose über
> die entweder der 12/24V-Gleichstrom oder 110/220V-Wechselstrom
> eingespeist werden kann

Diese „fixe Idee” am besten gleich schnell wieder verwerfen, denn sie 
ist nicht nur extrem gefährlich, sondern auch unpraktisch und riskant – 
denn der Tod der Schaltung am Ende des so Zusammengeführten kann 
schneller kommen als man denken und schalten kann.

von Sebastian H. (sebastian_h116)


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Flip B. schrieb:
> oder USB typ C und dann ein entsprechendes Steckernetzteil bei
> der anwendung an AC zu nutzen. Laptopnetzteile liegen in dieser
> leistungsklasse.

Hatte ich schon darüber nachgedacht und gefiele mir grundsätzlich sehr. 
USB-C PD3.0 mit 20V/5A und dann runter regulieren. Allerdings tu ich 
mich schwer einigermaßen robuste/outdoor-taugliche Netzteile mit 
robusten Kabeln zu finden.

Gregor J. schrieb:
> denn sie ist nicht nur extrem gefährlich, sondern auch unpraktisch und riskant –
> denn der Tod der Schaltung am Ende des so Zusammengeführten kann
> schneller kommen als man denken und schalten kann.
Gibt es da auch Begründungen? Deswegen frage ich ja in diesem 
Expertenforum, damit es eben nicht riskant/gefährlich und solide/robust 
wird ;-)

Michi S. schrieb:
> würden mich am
> meisten die praktisch nicht unterscheidbaren Anschlußkabel stören, denen
> man nicht ansieht, ob da Netzspannung anliegt oder recht ungefährliche
> Kleinspannung; aber auch nicht ob da 8A oder doch nur 'n halbes
> durchwollen werden. Allfällige Verlängerungsleitungen für Deine
> Zuleitungskabel wirst Du also jedenfalls auf die 8A und möglichst
> kleinen Spannungsabfall auslegen müssen, obwohl man bei
> Netzspannungsversorgung in dem Fall (nicht-Schuko Stecker an den Enden)
> einiges an Querschnitt sparen könnte.
Bin ich mir nicht sicher, ob ich das richtig verstanden habe. Die 
Anschlusskabel kann man auf der einen Seite am Stecker (Schuko vs. 
KFZ-Universalstecker) unterscheiden. Auf der anderen Seite spielt es 
keine Rolle, denn die Verbinder sind Kontaktgeschützt.
12v/24v brauche ich max. 2,5m Leitungslänge und keine Verlängerung. 
110V/220V ist es unerheblich. Da gibt es ja Schuko-Verlängerungskabel 
ohne Ende.

von Alfred B. (alfred_b979)


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Michael B. schrieb:
> Das alles macht die Schaltung deutlich teurer

weil auch extrem groß und schwer

> und den Wirkungsgrad schlechter.

außer man macht es noch deutlich größer und schwerer.

Der Ansatz "über eine Buchse sowohl 220VAC als auch 12-24VDC
einspeisen können zu wollen" ist aus vielerlei Gründen mies.

Beides IN DEN SELBEN EINGANG EINES SCHALTWANDLERS leiten zu
wollen, der sowohl 8-10A als auch 325VDC "können" (folglich
für so ungefähr > 3kW ausgelegt sein) müßte, ... ist purer
Schwachfug(!).


WENN DENN (was ich btw aber nicht würde), würde ich da eher
eine Schaltung mit 2 Relais am Eingang entwerfen - evtl. ja
eines ein 220VAC Relais, das andere halt 12VDC - die genau
DIE Arbeit übernähme, die sich nun mal daraus ergibt, das
aus was auch immer für Gründen nicht SELBST tun zu wollen:

Detektion welche Versorgung nun anliegt,

(Du hast noch genug Freude an dieser DETEKTIONS-SCHALTUNG...)

und halt erst dann durchschalten. 220VAC -> 220VAC Netzteil,
12-24VDC auf einen (Buck- UND BOOST- fähigen) DCDC zu 12VDC.

Immer noch alles viel weniger Aufwand (Geld, Platz, Gewicht)
als dieser > 3kW Schaltwandler.


Aber wie gesagt: Ich würde das so nicht machen, sondern ZWEI
Buchsen vorsehen.

: Bearbeitet durch User
von Frank K. (fchk)


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Sebastian H. schrieb:

> Hatte ich schon darüber nachgedacht und gefiele mir grundsätzlich sehr.
> USB-C PD3.0 mit 20V/5A und dann runter regulieren. Allerdings tu ich
> mich schwer einigermaßen robuste/outdoor-taugliche Netzteile mit
> robusten Kabeln zu finden.

Das ist ein lösbares Problem:

https://www.meanwell-web.com/en-gb/ac-dc-power-supplies/all-application/12/10/all-output-power-w/all-input-voltage-v/ip65/ac-dc-single-output-led-driver-mix-mode-cv-cc-with-hlg--120h--12ab?returnurl=%2fen-gb%2fac-dc-power-supplies%2fall-application%2f12%2f10%2fall-output-power-w%2fall-input-voltage-v%2fip65%2f%23hlg-120h-12ab

Ist IP65, eigentlich ein LED-Treiber, taugt aber auch als ganz normales 
Netzteil.

fchk

von Peter D. (peda)


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Sebastian H. schrieb:
> Ca. 8A bzw. 100 Watt Leistung benötige ich.

Bei 12V DC verheizt Du allein schon 2V in der Graetzbrücke, die für AC 
benötigt wird, also 20W.

von Bauform B. (bauformb)


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"Eine gemeinsame Buchse" ist doch kein Problem: einfach getrennte Pins 
verwenden. Wegen 10A ist der Stecker ja sowieso etwas größer, deshalb 
könnte er auch genügend Kriechstrecke haben.

Oder man nimmt für die Kleinspannung einen DC/DC-Wandler mit genügend 
Isolation. Dann reicht jeder 5-Polige Stecker, der 10A verträgt. Naja, 
fast, ein voreilender PE wäre schon nicht verkehrt.

Edit: --> Hirschmann Stas 5 ist garnicht mal soo groß

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Es gab von einer Firma ein Steckernetzteil für ein Notebook, das 
funktionierte von 10V DC bis 230V AC. Das war nicht ganz billig und war 
nicht lange auf dem Markt.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Bauform B. schrieb:
> "Eine gemeinsame Buchse" ist doch kein Problem: einfach getrennte Pins
> verwenden. Wegen 10A ist der Stecker ja sowieso etwas größer, deshalb
> könnte er auch genügend Kriechstrecke haben.

Mit einem zünftigen Harting Han lassen sich auf jeden Fall die 
Kriechstrecken einhalten. Oder ein ODU-MAC White Line mit 
M50-Kabelausgang, bei dem sich auch recht einfach Gummipröppel für 
separate Anschlussleitungen einsetzen lassen. Irgendwo hatte ich auch 
schon einmal solch ein Steckergehäuse mit zwei separaten Öffnungen für 
die Kabelverschraubungen gesehen. Dann hat man auch etwas Robustes für 
schlechte Zeiten, worüber sich auch noch die Urenkel erfreuen können.

Oder man lässt einfach die unsinnige Forderung nach einer gemeinsamen 
Buchse fallen und verwendet entweder ein separates Netzteil oder eben 
getrennte Buchsen.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian H. (sebastian_h116)


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Frank K. schrieb:
> Das ist ein lösbares Problem:
>
> 
https://www.meanwell-web.com/en-gb/ac-dc-power-supplies/all-application/12/10/all-output-power-w/all-input-voltage-v/ip65/ac-dc-single-output-led-driver-mix-mode-cv-cc-with-hlg--120h--12ab?returnurl=%2fen-gb%2fac-dc-power-supplies%2fall-application%2f12%2f10%2fall-output-power-w%2fall-input-voltage-v%2fip65%2f%23hlg-120h-12ab
>
> Ist IP65, eigentlich ein LED-Treiber, taugt aber auch als ganz normales
> Netzteil.
Klar, allerdings ist das ja kein USB-C Netzteil.

Alfred B. schrieb:
> Detektion welche Versorgung nun anliegt,
>
> (Du hast noch genug Freude an dieser DETEKTIONS-SCHALTUNG...)
>
> und halt erst dann durchschalten. 220VAC -> 220VAC Netzteil,
> 12-24VDC auf einen (Buck- UND BOOST- fähigen) DCDC zu 12VDC.
>
> Immer noch alles viel weniger Aufwand (Geld, Platz, Gewicht)
> als dieser > 3kW Schaltwandler.
In die Richtung hatte ich ursprünglich gedacht und gehofft hier eine 
Lösung/Schaltung als Empfehlung zu finden.

Bauform B. schrieb:
> "Eine gemeinsame Buchse" ist doch kein Problem: einfach getrennte Pins
> verwenden. Wegen 10A ist der Stecker ja sowieso etwas größer, deshalb
> könnte er auch genügend Kriechstrecke haben.
Nice. Danke für die Idee! Völlig anderer Ansatz als ursprünglich 
gedacht, könnte aber eine Lösung sein.

von Frank K. (fchk)


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So hat Lenovo das Problem gelöst:

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fchk

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