Diskussion:Schaltnetzteil

ich würde hier noch gerne einen einfachen Schaltplan zum besseren Verständnis haben - nur hab ichs noch nicht komplett verstanden :)

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Die Aussage, das Schaltnetzteil zähle zu den linearen Netzteilen ist doch schlichtweg falsch, oder? Unter einem linear Netzteil verstehe ich etwas anderes.

Außerdem halte ich die leichtere Entstörbarkeit von Schaltnetzteilen für ein Gerücht. Das kommt natürlich auf die Anwendung an. Aber bei einem Linearregler reicht in der Regel ein Kondensator vor und nach dem Regler. Bei Einem Schaltregler ist es extrem schwierig, die Schaltfrequenz un deren Harmonische auszufiltern. --Wber 18:00, 15. Mär 2006 (CET)

Einen linearen Regler kann man auch hinter ein Schaltnetzteil schalten, z.B. wenn die Pulsweite fest gewählt wurde.

Nur um das für mich klar zu stellen: Die 0. Harmonische alleine wäre kein Problem? Was ist den mit den vielen Harmonischen die aus einem Gleichrichter eines 50 Hz Netzteils kommen?--Arnero 19:10, 10. Jun 2006 (CEST)

Anmerkung: Die 0. Harmonische ist der reine Gleichspannungsanteil (also ohne irgendwelche Wechselspannungsanteile) und braucht nun wirklich nicht gefiltert zu werden. Das Problem sind vielmehr die 1. Harmonische und alle weiteren Oberwellen, die sowohl am Eingang als auch am Ausgang des Netzteils leider vorhanden, aber unerwünscht sind. Da sich die niedrigen Frequenzen hauptsächlich über die Leitungen ausbreiten (sogenannte leitungsgebundene Störungen), sind diese mit C's und L's relativ leicht zu filtern. Bei einem Schaltnezteil entstehen Oberwellen im MHz- und teilweise auch im GHz-Bereich, die sich nicht nur über die Leitungen, sondern vorwiegend über Funk ausbreiten (sogenannte gestrahlte Störungen). Und die lassen sich wesentlich schlechter eindämmen. --84.134.164.209 14:25, 31. Jul 2006 (CEST)

Geringer Aufwand für Siebung bei "Vorteile"?

"geringer Aufwand für die Siebung"

Kann das richtig sein? Also bei nem normalen Trafo habe ich Gleichrichter und Ladeelko (+ vielleicht noch nen paar kleine Cs und vielleicht noch eine L (aber nur wenn man extrem glatte Spannung braucht).

Bei Linearreglern wie bereits angesprochen nur 2 kleine Cs.

Aber beim Schaltnetzteil? Da muss ich doch die ganze Hochfrequenz effektiv rausfiltern, das ist doch nach meinem Verständnis viel, viel mehr Aufwand? --Haseluenne 14:46, 8. Apr 2006 (CEST)

Wenn von "kleineren C's" die Rede ist, dann meint man damit die Gesamt-Kapazität der Filterung. Siebkondensatoren können um so kleiner werden, je höher die Frequenz ist (also umgekehrt proportional). Bei einem Schaltnetzteil kommen zwar noch eine ganze Reihe Kondensatoren dazu, aber deren Wert bewegt sich oft im nF-Bereich. An der Gesamtkapazität tragen sie nur unwesentlich bei. Deshalb stimmt die Aussage schon: Die C's werden kleiner. Was den Aufwand betrifft: da hat Haseluenne vollkommen recht. --84.134.164.209 14:25, 31. Jul 2006 (CEST)

Wie groß der Aufwand der Siebung ausfällt, hängt davon ab, wie gering der Rippel im Ausgang sein muss oder sein darf. Solange man keine hochwertigen Geräte (i.A. Messgeräte) anschließt kann ein Rippel von 3-5% als akzeptabel angesehen werden. Und die meisten Anwendungen sind zu "träge", um durch hochfrequente Rippel in Bedrängnis zu kommen.

Und wenn man einen Linearregler nachschaltet, dann kann man mit sehr wenig Verlusten die Spannung glätten, da er alles oberhalb der Spannung ausblended. Das bedeutet, der Rippel wird "abgeschnitten".

Regelung

In einigen Netzteilen kann man die Spannung ja digital vorgeben. Kommt dabei ein AD-Wandler oder ein DA-Wandler zum Einsatz? Oder einen digital gesteuerten Widerstand ( einen ADC mit der erzeugten Spannung betreiben, und den Ausgang mit einer Bandgap-Referenz vergleichen ).--Arnero 19:10, 10. Jun 2006 (CEST)

AD bzw DA Wandlung ist ein weiter Begriff. Viele integierte Regler für Schaltwandler haben Konfiguratonspins oder vereinzelt serielle Schnittstellen, mit denen interne Parameter verstellt werden können. Soll z.B. eine Ausgangsspannung verstellbar sein, kann dies z.B. mit Hilfe des Spannungsteilers im Rückkopplungspfad geschehen, dieser ist dann mit einigen MOS-Schaltern versehen, ist also im weitesten Sinne ein DA-Wandler. Leppo 13.6.6

Ganz Grundsätzlich: Alle Regelungen arbeiten mit Soll- und Istwerten, also auch die Regelung im Schaltnetzteil (und natürlich auch im Linearnetzteil). Der Sollwert kann fest vorgegeben werden z.B. mit einer Referenzspannungsquelle, oder aber auch veränderbar z.B. mit einem Poti. Oder eben mit einem DA-Wandler, der dann die gewünschte Sollspannung an die Regelung weitergibt. Will man die tatsächlichen Spannungswerte, also die Istwerte, auch noch digital auswerten und anzeigen, braucht man auch noch einen AD-Wandler. --84.134.164.209 14:25, 31. Jul 2006 (CEST)

Grundsätzlich verstehe ich das. Aber wenn ich jetzt konkret den Schalter im Schaltnetzteil umlegen müßte, könnte ich doch mit 10 MHz Abtast-Rate die Ist-Spannung AD wandeln, digital mit dem (digitalen) Sollwert vergleichen und bei Gleichstand den Schalter schließen. --Arnero 15:24, 19. Aug 2006 (CEST)

Okay, wenn ich dass jetzt richtig verstehe, soll das Schaltnetzteil (zumindest theoretisch) über einen AD-Wandler geregelt werden. Mit anderen Worten: der Schaltzeitpunkt soll per AD-Wandlung und numerischem Soll-Ist-Vergleich ermittelt werden. Klar geht das. Der AD-Wandler müsste dann wirklich schnell sein, z.B. 10 Mio Samples/s. Oder wegen der "Laufruhe" noch schneller. Aus Kostengründen kommt das aber z. Zt. wohl nicht in Frage, zumindest bei kommerziellen Serienprodukten. (Abgesehen von dem Problem, einen AD-Wandler mit 100ns (!) Wandlungszeit oder weniger zu bekommen, erst recht bei 12 Bit Auflösung oder mehr.) --HW 84.134.176.12 16:35, 22. Aug 2006 (CEST)

Wieso mit 10 MHz? Die Ausgangsspannung nach der Filterung aendert sich langsam. Du misst mit einem ADW den Istwert, rechnest die Regelschleife digital und stellst die Parameter des Schaltgliedes (z.B. Tastverhaeltnis) nach. Das kann ein kleiner Mikrocontroller alles mit links. Aber einfacher und zuverlaessiger ist's halt andersrum - Du gibst dem analogen Regler mit einem ADW den Sollwert vor. Das ist der Standardfall. --QEDquid 02:49, 25. Aug 2006 (CEST)

Wieso ändert sich die Ausgangsspannung langsam? Gerade das Regelverhalten bei schnellen Laständerungen ist eins der größten Probleme bei SNT. Ein "kleiner" Controller mit mehr als 8 Bit A/D_Auflösung braucht geradezu endlos lange. ATtiny26 schafft beispielsweise maximal ca. 15kHz, bevor der irgendetwas "merkt" und nachgeregelt hätte, wären Mainboard und Prozessor in einem PC längst abgesemmelt. -- Smial 11:01, 25. Aug 2006 (CEST)

Ach, und wie soll er vor der naechsten Periode nachregeln? Bei z.B 50 kHz Schaltfrequenz ist die Totzeit des Stellgliedes eben ~20 Mikrosekunden, vorher gibt's keinen Energienachschub. Schnellere Lastaenderungen muessen sekundaer gehandhabt werden (L, C, Nachregler). Daher musst Du maximal so schnell messen, wie geschaltet wird. --QEDquid 12:42, 25. Aug 2006 (CEST)

Die Nachregelzeiten sind bei den veralteten 50kHz-Dingern, wie angedeutet, eh schon schlecht. Wie soll denn der Regler vernünftig arbeiten, wenn der Controller Totzeiten von 65 bis 260 µs per AD-Wandlung hinzubastelt? Verarbeitungszeit mal nicht gerechnet, die wirkt sich nicht sooo dramatisch aus, aber immerhin. Nun ist im ATX12V-Standard spezifiziert, daß die Laständerung am Stromanschluß eines Mainboards maximal 1A/µs betragen darf. Das heißt aber umgekehrt, daß sich die Last innerhalb von 20µs bei einem üblichen PC-Netzteil von "fast nichts" auf "volle Pulle" ändern kann. Gleichzeitig soll sich die Spannung üblicherweise in einem Bereich von +- 5% um die Nennspannung herum bewegen. Ich kann da wirklich keine "langsame" Änderung nach der Filterung entdecken, und die AD-Wandlung verzehnfacht mal eben die Reaktionszeit (in diesem Beispiel). Wie gesagt: Mit einem "kleinen Mikrocontroller" will man das nicht wirklich machen, schon gar nicht mit links. Dafür braucht es entweder einen Spezialisten oder einen universellen Controller mit ordentlich Dampf unter der Haube - aber die sind weder klein noch billig. -- Smial 18:01, 25. Aug 2006 (CEST)

Effizienz

"rv Version vom 10:37, 13. Jun 2006 siehe diverse Tests beispielsweise in der c't. Teilweise je nach Last gar unter 50%)"

Du vergleichst Aepfel mit Birnen, nein - Kartoffeln; ein "guter" Linearregler im optimalen Arbeitspunkt gegen ein "schlechtes" Schaltnetzteil im Effizienzminimum? Sorry, aber fuer Nichtfachleute verzerrt das die Sachlage doch erheblich. Mach mal 3.3V 20A + 5V 15A + 12V 5A linear mit 80% Eff. bei variabler Last - speziell die niedrigen Spannungen werden Dich in Verlegenheit bringen.

Klar kannst Du am Consumermarkt jedweden Ramsch finden, und wer sich in den Desktop ein 430W SNT einbaut, betreibt es wohl in den allerseltensten Faellen im optimalen Leistungsbereich.

Die generelle Aussage kann man gut stehenlassen, wie Du richtig sagst ist ein Switcher nicht notwendigerweise besser. Ich schlage aber vor, dem Laien nicht einen Vergleich "50% zu 90%" an den Kopf zu knallen.

--13:06, 21. Jun 2006 (CEST)

Da die Zahlen ja an sich nicht "falsch" sind, sollte man den ganzen Absatz umformulieren, damit es deutlicher wird. Linear geregelte Netzteile mit 90% sind zwar möglich, aber doch eher selten zu finden. -- Smial 13:25, 21. Jun 2006 (CEST)

Also ich würde diesen ganzen Satz wegfallen lassen: der Begriff "typischerweise" zeigt doch schon an, das es zwar Ausnahmen gibt, aber im Großen und Ganzen die Aussage so stimmt. Und mehr muß dazu imho nicht gesagt werden. (Nebenbei: die wenigsten Schaltnetzteile schaffen 90% oder mehr; alles über 85% ist schon gut) --84.134.164.209 14:25, 31. Jul 2006 (CEST)

Anwendung und Eigenschaften

Eine Frage bevor ich es editiert: Man beachte folgenden Satz:

"Die Spannungsumsetzung erfolgt durch periodisches Laden und Entladen der als Energiespeicher genutzten Induktivität, weshalb die Ausgangsspannung gefiltert werden muss, um näherungsweise Gleichspannung zu erzeugen."

--> Ist damit nicht eine Kapazität gemeint? Wie soll man eine Induktivität laden und entladen.

Ist das nun ein Fehler oder bin ich auf dem Holzweg?

--Erdie

das ist zumindest sehr ungenau formuliert. Aber man spricht nicht umsonst von "Speicherdroeel". -- Smial 15:04, 5. Aug 2006 (CEST)

Die Energie einer Drossel lässt sich durch W=0,5*L*i^2 beschreiben. Wenn man den Strom ändert, dann ergeben sich auch Änderungen im Betrag der Energie. Somit kann man davon sprechen, dass eine Spule geladen und Entladen werden kann. Senkt man den Strom, dann bekommt man den Überschuss der Energie auch wieder zurück.

Anwendung und Eigenschaften

Den obigen Absatz möchte ich in folgender Weise abändern:

Typischerweise verfügen getaktete Schaltnetzteile wegen der höheren Schaltfrequenz über Wirkungsgrade bis zu 90%. Diese Eigenschaft trifft besonders zu, wenn das Schaltnetzteil einen Wechselstrom z.B. für Halogenlampen wieder ausgibt. Konventionelle Netzteile laufen dagegen bei Netzfrequenz (in Deutschland 50 Hz) und erfordern für die gleiche Leistung mehr Eisen in deren Trafos. Der Unterschied in Wirkungsgrad wechselt zugunsten der konventionellen Netzteilen als die Leistung 1kW annährt.

Linearregler besser über 1 kW??? Kannst Du diese gewagte Behauptung mit Quellen belegen??? --QEDquid 12:00, 10. Okt. 2006 (CEST)

Antwort:

Achtung! Mein Beitrag behandelt nicht "Linearregler" sondern "...Schaltnetzteil einen Wechselstrom z.B. für Halogenlampen wieder ausgibt". Im Zweifelsfall schlagen Sie in Wikipedia unter "Transformator" nach. Unter "Auslegung der Spulenwicklungen" findet man die Aussage: "Für einen Transformatortyp ist von der Größe und vom Material her ein Leistungsverlust bei der Übertragung von 10 % bekannt."

Weiterhin im gleichen Artikel unter "Eisenkerntransformator" findet man folgendee Aussage: "Transformatoren mit Ringkernen haben einen besonders hohen Wirkungsgrad ...".

Auch Hersteller oder Lieferanten von Ringkerntransformatoren bieten öfters Kurven an, die den Wirkungsgrad (η%) mit der Belastung (Paus/Pnenn) darstellen. Ein Transformator ausgelegt für 1 kVA z.B. leistet einen Wirkungsgrad von über 95% wenn nur zur Hälfte belastet. Wegen etwaiger Copyrights möchte ich eine solche Kurve nicht hier wiedergeben. Außerdem könnten sich Energieversorger schlechte Wirkungsgrade kaum leisten. Sollten Sie immer noch nicht überzeugt sein, biete ich Ihnen solche Kurven und Fachartikel per eMail an. Hierfür brauche ich Ihre eMail-Adresse.

Cakeandicecream 13:32, 13. Okt. 2006 (CEST)

Sollte der Ausgang in Gleichstrom verwandelt werden, entstehen in beiden Sorten durch Gleichrichtung erhebliche Verlüste (Ausgangsstrom mal 0,7V).

Wieso 0.7V? Das kann je nach Auslegung bei einer Schottkydiode auch <0.5V sein, und fuer hohe Stroeme werden zunehmend Synchrongleichrichter mit MOSFETs eingesetzt, die sich resistiv verhalten. --QEDquid 12:00, 10. Okt. 2006 (CEST)

Antwort:

0,7 Volt bezieht sich auf Halbleiter-Dioden. Schottkys sowie Synchrongleichrichter mit MOSFETs habe ich ganz außer Acht gelassen. Sorry.

Cakeandicecream 13:32, 13. Okt. 2006 (CEST)

Wenn der Spannungsausgang geregelt sein sollte, entstehen in konventionellen Netzteilen Verlüste durch Wärme. Schaltnetzteile dagegen regeln die Eingangsenergie durch Steuerung der Pulsebreite oder Schaltfrequenz auf der Primärseite. Dies erfolgt praktisch verlustlos. Kostenoptimierte Schaltnetzteile z.B. für Computer erreichen Wirkungsgrade von nur 50% bis 70%.

Verlüste? VerlUste entstehen in beiden Fällen. Diese Erklärung wurde über den Punkt der Sinnentstellung hinaus vereinfacht. --QEDquid 12:00, 10. Okt. 2006 (CEST)

Cakeandicecream 09:18, 5. Okt 2006 (CEST)

Lebensdauer im Standby

Kann irgendwer die Behauptung, SMPS haetten ohne Last eine kuerzere Lebenserwartung, mit Referenzen belegen? QEDquid (11:42, 10. Okt. 2006) (mal wieder eine sig nachgetragen --Smial 11:48, 10. Okt. 2006 (CEST)) lass mir halt eine Minute, um das selber zu korrigieren!!!

Dürfte schwierig sein, dafür Belege zu finden. Warum sollte das so sein? -- Smial 11:48, 10. Okt. 2006 (CEST)

Die Behauptung wurde im Artikel gemacht. Ohne Referenz fliegt sie raus. --QEDquid 12:00, 10. Okt. 2006 (CEST)

Antwort vom Verfasser: Es sind Erfahrungswerte. Belegen könnte ich es höchstens statistisch durch langwierige Versuche. Eine Begründung durch eine Schaltanalyse wäre evtl. auch möglich. In beiden Fällen ist die Überlegung besser für eine Konstruktionsfibel als für eine Enzyklopedia geeignet. Also eine Streichung ist angebracht.

Cakeandicecream 09:52, 14. Okt. 2006 (CEST)

Das ist nicht ganz richtig. Im Leerlauf werden andere Bauteile belastet als unter Last / Vollast. Ein früher Ausfall im Leerlauf deutet auf eine unzureichende Dimensionierung der betroffenen Bauteile hin. Aus Kostengründen wird hier oft gespart. Deshalb gibt es sogar Schaltnetzteile, die überhaupt nicht Leerlauf betrieben werden dürfen. --hw 84.134.133.35 12:33, 26. Okt. 2006 (CEST)

Nachteile: Leistungsfaktorkorrektur

Der folgende Satz ist meiner Meinung nach irreführend:

Verformung des Netzstroms (Stromimpulse) aufgrund der Ladevorgänge der eingangsseitigen Elkos. Abhilfe: Leistungsfaktorkorrektur (LFK), Englisch Power Factor Correction (PFC) — seit 2001 bei SNT mit weniger als 16A Eingangsstrom aber 50 / 75 Watt Eingangsleistung (je Geräteklasse) verpflichtend vorgeschrieben;

Auch bei einem linear geregeltem Netzteil treten Stromspitzen durch die periodische Ladung des Pufferkondensators auf. Das dieser auf der Sekundärseite des Transformators sitzt ändert daran nichts. Ergo müssen auch diese Netzteile ab 75 Watt mit PFC versehen werden. -- hw 84.134.139.119 13:11, 26. Okt. 2006 (CEST)

Geräuschemissionen

Woher kommt dieses hohe Fiepen, das von manchen Schaltnetzteilen ausgesendet wird? Deutet das darauf hin, dass bestimmte Bauelemente am Rande ihrer Leistungsfähigkeit sind und/oder das Netzteil bald seinen Geist aufgeben wird? --RokerHRO 22:57, 17. Jan. 2007 (CET)

Das Fiepen wird durch den Leistungsübertrager erzeugt. Die hohe Schaltfrequenz (15 - 18kHz, höhere hört man nicht mehr) bringt dabei einzelne Wicklungen zum schwingen und dieses "schwingen" wird dann als fiepen wahrgenommen. Es sagt im übrigen nichts über die zu erwartende Lebensdauer aus; nur über die Qualität des übertragers. --194.25.102.132 13:26, 3. Aug. 2007 (CEST)

So pauschal stimmt das nicht. Moderne Schaltnetzteile arbeiten mit Frequenzen von 40kHz und mehr, teilweise mit mehreren 100 kHz, und fiepen trotzdem. Diese Geräusche können beispielsweise durch ungünstige Lastzustände entstehen oder wenn ein SNT in den Aussetzbetrieb wechselt. Sie haben also nichts direkt mit der nominellen Schaltfrequenz zu tun, sondern können Regelgeräusche sein. -- Smial 18:37, 3. Aug. 2007 (CEST)

Wäre das dann nicht relevant genug, um es im Artikel zu erwähnen, am besten natürlich mit Quellenangabe abgesichert? :-) --RokerHRO 20:28, 3. Aug. 2007 (CEST)

Weblink

Leider funktioniert der Weblink zu der Berechnung von Schaltnetzteilen nicht mehr. -- 84.132.90.237 23:08, 4. Aug. 2007 (CEST)