Kondensatornetzteil

Sonderform eines Netzteiles
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Als Kondensatornetzteil bezeichnet man eine Reihe einfacher Schaltungen zum Anschluss elektronischer Schaltungen an herkömmliche Wechselstromnetze. Allen gemeinsam ist der Aufbau aus einer Gleichrichterschaltung mit einem Kondensator als Vorwiderstand, dem als Schutz vor Pulsspitzen ein ohmscher Widerstand in Reihe geschaltet ist. Dieser Blindwiderstand dient zur praktisch verlustlosen Spannungs- und Strombegrenzung vor dem Gleichrichter. Als Gleichrichter kommen meist Halbwellengleichrichter mit Glättungskondensator zum Einsatz, zur Begrenzung der Ausgangsspannung können auf Grund der geringen Leistungen Zener-Dioden eingesetzt werden.

Es ist empfehlenswert, dem Kondensator einen Widerstand im Bereich 470 kOhm bis 1 MOhm parallel zu schalten, damit dieser in kurzer Zeit entladen wird, nachdem das Gerät vom Netz getrennt wird, da man sonst am herausgezogenen Stecker des Geräts einen in der Regel ungefährlichen, aber unangenehmen elektrischen Schlag bekommen kann. Dies kennt man z. B. von älteren Küchengeräten, auch wenn es dort natürlich ein Entstörkondensator ist, der nach dem Ziehen des Netzsteckers noch aufgeladen ist.

Obwohl der in Reihe geschaltete Ohmsche Widerstand (üblicherweise im Bereich 330 bis 5600 Ohm) den Einschaltpuls, sowie extrem kurze pulsartige Spannungsspitzen, sog. Transienten, die am 230V-Netz durchaus bis zu 6 kV haben können und im Bereich bis 2 kV normalerweise mehrmals täglich auftreten, zum Teil auffängt, müssen für ein Kondensatornetzteil dennoch sog. X-Kondensatoren (z.B. MKP 630V= / 250V~ mit beispielsweise 100 nF) benutzt werden. Diese X-Kondensatoren sind so aufgebaut, dass sie diese Spannungsspitzen unbeschadet überstehen, bzw. sich ohne Brandgefahr selbst "heilen". Y-Kondensatoren erfüllen noch höhere Sicherheitsanforderungen, welche für ein Kondensatornetzteil jedoch nicht erfüllt sein müssen.

Würde ein einfacher billiger Kondensator verwendet, führt dies zu einer extrem kurzen Lebensdauer der Schaltung durch Durchschlagen des Kondensators schon nach wenigen Stunden bis Tagen Betrieb mit daraus resultierender Brandgefahr!

Der verwendete Widerstand sollte im Idealfall außerdem ein sog. "fusible Type", also neben seiner eigentlich Funktion auch als Sicherung geeigneter sein, damit er nicht entflammt, falls der Kondensator doch durchgeschlagen sein sollte. Deshalb und auch wegen höherer Spannungsfestigkeit empfehlen sich sogenannte Metallschichtwiderstände.

Kondensatornetzteile eignen sich nur für geringe Leistungen und produzieren kaum Verlustleistung. Sie sind kleiner, billiger und leichter als herkömmliche Netzteile mit Transformatoren und auch einfacher und billiger im Aufbau als Schaltnetzteile. Auf Grund der fehlenden Potentialtrennung beschränkt sich der Einsatz normalerweise auf eingebaute Steuerelektronik in Geräten mit Netzanschluss.

Wenn vollständige Berührungssicherheit gegeben ist, empfehlen sich Kondensatornetzteile für den Betrieb von LEDs, da diese stromgesteuert werden und sich die erforderliche Spannung sozusagen "von selbst" einstellt. Üblich sind in diesem Fall X2-Kondensatoren 220nF und 330nF. Wählt man 330nF, ergibt sich ein Strom von ca. 20mA. Damit können bis zu 30 weisse LEDs (z.B. 3.1V/20mA/20000mcd) - in Serie geschaltet - versorgt werden, was für den Bau einer extrem energiesparenden Schreibtischlampe ausreicht. In diesem (!) Fall ist keine feste Spannung erwünscht, die in Bild 1 des u.a. Weblinks eingezeichnete Zenerdiode entfällt. Wesentlich ist auch, dass zuerst die LEDs angeschlossen werden und dann erst die 230V-Stromversorgung (sonst Überspannung und Zerstörung der LEDs).

Wichtiger Hinweis: Direkt am Stromnetz dürfen ausschließlich X-Kondensatoren betrieben werden.