Wundersame Spannungsvermehrung durch Gleichrichtung?

Was krieg ich hier nicht mit? Warum werden aus 25VAC gleichgerichtet 31VDC?

Naja, eigentlich werden aus 25V * sqrt(2) = 35V. Davon musst du aber noch zwei Diodenspannungen vom Gleichrichter abziehen. Und dann kommen noch die Fragen wie weit bricht die Spannung bei maximallast am Elko zusammen, also wie dick sollen deine Elkos sein und natuerlich noch Netzspannungsschwankungen!

Vanye

Uli A. schrieb:

Aber die Frage ist ja dann, was macht denn der LM317/LM337 daraus?

Vorrangig die gewünschte Ausgangsspannung, so lange die Leerlaufeingangsspannung nicht zu sehr ansteigt. Und zugleich macht er aus der "überhöhten" Eingangsspannung einfach nur Wärme.

Bzw. wenn meine lineare Stromversorgung am Ende ja nunmal +/-27V NACH den PSU-LM317/337's benötigt, wäre das dann wirklich gegeben?

Wenn die Pufferelkos es schaffen, dass selbst unter maximaler Last die positive Eingangsspannung des 317 nicht unter +30V absinkt und die des 337 nicht über -30V ansteigt.

Für den jeweils konkret verwendeten Spannungsregler im Datenblatt nach "drop voltage" suchen.

Uli A. schrieb:

Was krieg ich hier nicht mit? Warum werden aus 25VAC gleichgerichtet 31VDC?

Weil 25V der rms Mittelwert ist, aber eine Spitzenwertgleichruchtung stattfindet und der Spitzenwert eben 1.41 fach über dem rms Mittelwert liegt.

Dafur nimmt die Strombelastbarkeit ab um 33%, eine wundersame Leistungsvermehrung ergibt sich also nicht.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9

Uli A. schrieb:

Warum werden aus 25VAC gleichgerichtet 31VDC?

Spannend wird es, wenn du mal Unterspannung hast und die Netzspannung bei 230V-10% liegt. Dan hat dein Trafo nur noch 22,5V, die gleichgerichtete und belastete Spannung nur noch 29V und die Regler sind im Bereich, wo sie die gewünschten 27V nicht mehr liefern können. Dann hast du Ripple auf diesen 27V.

Das mit den "22 VA -> 31V" wird schon mal zu knapp!

Die Spannungsspitze 1,41 x Ueff ist nur Theorie für einen idealen Sinus ohne Oberwellen, was mit dem realen Netz nicht viel zu tun hat. Es kommt auch nicht auf die wirkliche Spitzenspannung an, sondern das Integral des Zeitraums, wo die Kondensatoren geladen werden können. Da muss man mit dem Strom genau rechnen und den tiefstmöglichen Entladepunkt bestimmen. Ansonsten muss man üppig zugeben.

Das Problematische bei Audio sind die Bässe: Die Frequenzen gehen runter bis auf 20Hz, brauchen also lange Stützphasen der Elkos im Gerät. Darauf wären die dynamisch auszulegen unter Berücksichtigung der Regelreserve der Endstufen-Transistoren und der zulässigen Drop-Voltage. Macht man das nicht im Detail oder ist das unbekannt, muss das Netzteil statisch darauf ausgelegt werden, also der Maximalstrom als worst case angenommen werden.

Diesbezüglich würde ich nochmal hinterfragen, ob das wirklich nur 27VA sind!

Bei der Dimensionierung ist erst einmal der Strom das Entscheidene. Die Angabe @1A ist dabei nur ein Richtwert. Die tatsächlichen Ladeströme sind logischerweise erheblich höher, als der mittlere Maximalstrom und belasten den Trafo mehr, als wenn er stativ liefert. Der Trafo hat eingangs- und vor allem ausgangsseitig Spannungsabfälle, die zu berücksichtigen sind. Da muss also auch etwas zugegeben werden, wenn man sich von den Nominalangaben entfernt. Dies gelten nur im Gleichstrombetrieb, wenn also so ein Trafo ein Kücheradio speist, das erst ab 100Hz arbeitet und alles darüber geblockt ist. Dann sieht der Trafo nur die gleichgerichtete Belastung. Dann kann man davon ausgehen, dass die 27Veff wirklich wirken.

Oder konkreter: Wenn der Trafo nominell 35Vmax bei 1A liefern können soll, dann hat der da schon eine relevant höhere Leerlaufspannung von wenigstens 3V. Heißt: bei 2A maximalem Ladestrom bringt der dann z.B. noch 32V, was für 1A Last + 1A Kondensatorladen reichen sollte, weil 27V+Dropout+Uabfall = 30V -> 2V zum Treiben zur Verfügung stehen. Passt also.

Wenn der Ladestrom aber temporär höher wird, wegen der Bässe, muss man weiteren Abfall hinzurechnen, bis hin kurz vor Dropout. Bei 35Vss sollte das also noch gut hinhauen - bei 31 keinesfalls. Der Ladstrom wird die Spannung unter die 29 bringen und damit fast nichts mehr fließen.

Am Ende muss dann spannungstechnisch aber auch der anderer Fall berücksichtigt werden: Die U-Spitze liegt dann bei geringer Last oder Leerlauf locker jenseits der 40V! + etwaigen Oberwellen. Das heißt, der Regler muss auch die abkönnen. Den Fall hatten wir bei einem Power-NT, das 44V liefern musste. Auslegung auf 48V mit 5A, Leerlauf jenseits der 70V. Der Entwickler hatte Regler mit 60V eingebaut.

Aus dem Grund verwenden immer mehr die SNTs, weil die sich sehr gut an das Netzt und dessen Deformität anpassen und einfach auszulegen sind. Man kann SNTs auch passend steuern, dass sie im Rythmus der Musik Strom entnehmen und nur die Spannung vorhalten, die das Linearteil wirklich braucht. Man regelt einfach 3V+Zugabe für den Dropout. Dann bleiben die Endstufen-Transistoren relativ kühl.

Lothar M. schrieb:

Spannend wird es, wenn du mal Unterspannung hast und die Netzspannung bei 230V-10% liegt.

Spannend ist auch die andere Richtung:

• 230V + 10% => 25V + 10% => 27,5V * 1,41 = 38,8V

Wenn man davon ausgeht, dass die Leerlaufspannung der Trafo einiges über den nominal 25V liegt, wird es mit dem absolut Maximum Rating des LM317 von 40V schon sehr eng. LM371HV mit 27/28V Trafo?

Danke schonmal an alle für die guten Erklärungen!

@Jürgen: Das mit der heftigen Mehr-Leistung "für die Bässe" dürfte m.E. eher keine Rolle spielen - es geht nicht um Leistungstransitoren am Ende bzw. Endstufen sondern nur um Module mit Mikrofonvorverstärkern....

Irgend W. schrieb:

Wenn man davon ausgeht, dass die Leerlaufspannung der Trafo einiges über den nominal 25V liegt, wird es mit dem absolut Maximum Rating des LM317 von 40V schon sehr eng. LM371HV mit 27/28V Trafo?

sag ich ja :-) Wir kennen ja die Themen.

Was man machen kann, ist eine Drossel gegen Oberwellen und eben eine Dimensionierung kurz unterhalb der MAX-Spannung.

Sonderlösung: Z-Diode und Extra-Elko als "Überlaufbecken". Also Leistungs-Z-Diode direkt am Gleichrichterausgang ziemlich niederohmig im Bereich des Rdiode gegen Masse und parallel zu diesem R ein fetter Elko. Der lädt sich dann bei Durchbruch bis etwa zur halben Spannung auf und gibt sie über eine weitere Diode zurück in den Zweig und stützt damit die Low-Phase. Den Druchbruch geht der Trafo nicht beliebig mit und limitert induktiv. Damit knickt die Spannung kurz vor der Maximum ab und der Regler überlebt.

In einem Fall haben wir mal die 48V Phantom aus so einer Überlaufschaltung geholt. Die Spannung war nur zu 5% der Phase wirklich hoch genug, hat da aber sehr viel Strom abgezogen, um die 48V Schaltung zu versorgen. Die Spannung war regelrecht gedeckelt!

Uli A. schrieb:

Er aber schrieb mir, dass dafür ein (2x) 22-25VAC Trafo am besten geeignet sei, mit der Angabe: "22 to 25VAC = 1.414 x AC = 31 to 35VDC"

Was krieg ich hier nicht mit? Warum werden aus 25VAC gleichgerichtet 31VDC?

Klar, die Formel findet man überall so, und ich habe bisher vage verstanden, dass es mit RMS- und Peakwerten zu tun hat und mit den Anzeigefähigkeiten von z.B. Multimetern.

Eigentlich ist ein Netzteil mit Brückengleichrichter und Siebung etwas einfaches. Trotzdem setze ich für solch eine eigentlich simple Aufgabe LTSpice ein.

LTSpice zeigt den genauen Werteverlauf der pulsierenden Gleichspannung. Netzüber- und Unterspannungen können einfach berücksichtigt werden. Selbst den Elkos kann ich einen Innenwiderstand verpassen. Die Diodenverluste kennt LTSpice ebenfalls. Mit diesen Kenntnissen kann ich beruhigt eine Schaltung für einen LDO dimensionieren, bei dem es ja etwas genauer sein sollte.

Oder man macht es sich ganz einfach und schlägt 5 V Sicherheitsreserve drauf. Hat man ja früher gemacht. mfg Klaus

Dann wäre doch ein Ringkerntrafo mit 2x25V und insgesamt 100VA eine gute Wahl. Falls der Lieferant deines geringsten Misstrauens nur dies als 120VA hat: passt auch.