Hallo,
ich habe ein kleines Labornetzteil, so ein billiges von Pollin, wie sie
auch massenhaft bei Ebay verkauft werden (0-15 Volt, 0-2 Ampere). Ich
habe aber auch schon öfter sehr teure Labornetzteile auf Basis von
Schaltnetzteilen gesehen, die dann meist über 1000 Euro kosten
(HP/Agilent), aber von den technischen Daten (Restwelligkeit, Regelung
bei Laständerung) her auch nicht viel besser zu sein scheinen als ein
sehr gutes herkömmliches Labornetzteil mit 2 Kanälen, 0-30 Volt und 0-2
Ampere, was deutlich unter € 300,- zu bekommen ist.
Also wozu braucht man konkret solche Schaltnetzteile? Welche Vorteile
haben sie gegenüber den herkömmlichen Netzteilen?
Und dann noch eine Frage allgemein zu Netzteilen: Viele Netzteile haben
2 Kanäle mit 0-30 Volt. Kann man da dann eigentlich OP-Amps dran
betreiben, die eine negative Versorgungsspannung benötigen? Was ist
eigentlich negative Spannung? Ich kenne nur den Begriff
Potentialunterschied und wenn ich zwei Spannungen habe, einmal 15 Volt
gegen GND und einmal 30 Volt gegen GND, dann kann ich doch nicht einfach
die 15 Volt zur Masse erklären und da den Strom von 30 Volt abfließen
lassen, oder? Die 15 Volt sind doch ein Ausgang! Irgendwie alles sehr
verwirrend...
Schalte einfach zwei Netzteile in Reihe - wie zwei Batterien - und lege
GND Deiner Verbraucher an den Verbindungspunkt der Netzteile, dann hast
Du eine positive und eine negative Versorgungsspannung relativ zu GND.
Schaltnetzteile verbraten weit weniger Energie, als 'herkömmliche'
Netzteile mit Längsregler:
Angenommen, es werden 30 V in den Regler eingespeist und 5 V 10 A am
Ausgang entnommen. Dann werden im Längsregler 25 [V] * 10 [A] = 250 W
verbraten, während nur 5 * 10 = 50 W genutzt werden.
Das Schaltnetzteil transportiert grob gesprochen nur so viel Energie zum
Ausgang, daß dort die 5 V gehalten werden. Dadurch sind die Verluste
wesentlich geringer.
> Irgendwie alles sehr> verwirrend...
Das musst Du erstmal (in Deinem Kopf) entwirren...
Wo steht festgeschrieben, dass GND (Masse, Erde) der negativste Pol des
Systems sein muss??
Eine (gleichspannungsfreie) Wechselspannung schwingt um GND, die
Augenblickswerte variieren also zwischen -Max und +Max. Um diese zu
verstärken, braucht man eine symmetrische Spannungsversorgung *), z.B.
die bei Operationsverstärkern üblichen 2 x 15 V, also 30 V mit
Mittelabgriff, der zu GND erklärt wird und mit Masse, Erde oder wie auch
immer genannt verbunden wird.
Es ist also sehr wohl üblich, den Mittelabgriff einer (ansonsten
potentialfreien) Spannungsversorgung zum GND zu erklären.
...
*) ja, es gibt auch andere Wege, z.B. das Mischen der Wechselspannung
mit einer Gleichspannung...
GND ist eine reine Definitionssache. Um bei deinem Beispiel mit
0V-15V-30V zu bleiben, wenn du jetzt für dich sagst die virtuelle Masse
(sich mal danach im internet) liegt bei 15V, dann liegt gegenüber der
virtuellen Masse an deiner "0V"-Leitung -15V an und an der "30V"-Leitung
+15V.
Hallo,
danke für eure Antworten. Ich versuche mir das immer irgendwie mit
Ladungsträgern vorzustellen...mit abstrakten Formeln und Erklärungen
komme ich nicht so gut zurecht und im Internet gesucht habe ich schon.
Das wird immer alles sehr schnell ziemlich abstrakt...bei einer
einfachen Wechselspannung stelle ich mir das Prinzip so vor:
0V +5V
|----->|
| |
...wechsel...
+5V 0V
|<-----|
| |
Ich habe zwei Drähte und zum einen Zeitpunkt befindet sich auf dem
linken Draht GND und auf dem rechten +5V. Die negativen Elektronen
wandern also beim Stromfluss von links nach rechts(Pfeilrichtung). Wenn
die Spannung wechselt, befindet sich +5V auf der linken Seite und GND
auf der rechten. Also wandern die Elektronen genau andersherum: von
rechts nach links. So entsteht dann Wechselspannung, die durch den
Wechsel ihrer Polarität gekennzeichnet ist.
Jetzt schalte ich zwei Spannungsquellen von je 5 Volt in Reihe:
+5V 0V/+5V 0V
|<-----| |<-----|
| | | |
Ist die Erklärung für die negative Spannung einfach die, dass die
Elektronen bei Stromfluss von der zusammengeschalteten Mitte aus gesehen
in unterschiedliche Richtungen wandern? Nämlich einmal ZUR Mitte HIN
(+5V) und einmal VON der Mitte WEG (-5V)? Ist es das?
Aber warum gleichen sich dann nicht die Ladungen aus, die in der
zusammengeschalteten Mitte aufeinandertreffen? Spannung ist laut meinen
Recherchen einfach die Trennung von Ladung und da ist streng genommen
doch keine Barriere mehr zwischen den vielen beweglichen und negativ
geladenen Elektronen und den vielen positiv geladenen Protonen, die sich
für mein Verständnis gegenseitig anziehen müssten?!?
> Ist die Erklärung für die negative Spannung einfach die, dass die> Elektronen bei Stromfluss von der zusammengeschalteten Mitte aus gesehen> in unterschiedliche Richtungen wandern? Nämlich einmal ZUR Mitte HIN> (+5V) und einmal VON der Mitte WEG (-5V)? Ist es das?
Genau so ist es.
> Aber warum gleichen sich dann nicht die Ladungen aus, die in der> zusammengeschalteten Mitte aufeinandertreffen?
Das tun sie - angetrieben von den den unterschiedlichen Potentialen.
Dann fließt ein Strom, den Du mit Deinem Amperemeter messen kannst.
Tipp:
Denke einfach mal nicht mit abstrakten Strömen, sondern mit dem guten,
alten Wasserleitungsmodell:
Spannung entspricht dem Wasserdruck
Strom entspricht der Durchflußmenge
Widerstand entspricht einer Rohrverengung, die den Durchfluß begrenzt
Kondensator entspricht einen Windkessel
http://de.wikipedia.org/wiki/Windkessel
Netzteil entspricht einer Wasserpumpe.
Stromleitung entspricht einem Rohr/Schauch.
Hi,
ok, Wasser ist in der Tat ein sehr anschauliches Element ;)
aus dem ehemaligen Modell...
+5V 0V/+5V 0V
|<-----| |<-----|
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wird jetzt...
+ WP1 + WP2
|<-----| |<-----|
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Ich befinde mich jetzt wieder in der Mitte bei Wasserpumpe 1 und dem
einen Pluspol und von dort aus stellt es sich so dar, dass...
- einmal das Wasser zu mir hinfließt (WP2 pumpt Wasser in meine
Richtung), also ein Wasserdruck herrscht
- einmal das Wasser von mir wegfließt (WP1 pumpt Wasser von mir weg),
also ein Wassersog herrscht
Das würde sehr Anschaulich den Unterschied zwischen negativer und
positiver Spannung erklären. Aber was ich nicht verstehe ist, warum das
Wasser von WP1 nur zum linken Pluspol gedrückt wird und nicht zum in der
Mitte vorhandenen Pluspol, wo doch die beiden Systeme miteinander
verbunden sind?
Du mußt die (Wasser)kreisläufe zeichnen:
+---WP1---- +---WP2----
| | | |
| | | |
+---V1---------+---V2-----
V1 und V2 sind die Verbraucher, die Kreisläufe sind gekoppelt.
