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Netzgeräte-Grundlagen
Lineare Netzteile
Linear geregelte Netzteile besitzen den Vorzug einer sehr
konstanten Ausgangsspannung, selbst bei starken Netz- und
Lastschwankungen. Die verbleibende Restwelligkeit liegt bei
guten Geräten im Bereich von 1 mV
weitgehend vernachlässigbar. Lineare Netzgeräte erzeugen
wesentlich kleinere elektromagnetische Interferenzen als
getaktete Netzgeräte.
Der konventionelle Netztransformator dient zur galvanischen
Trennung von Primärkreis (Netzspannung) und Sekundärkreis
(Ausgangsspannung). Der nachfolgende Gleichrichter erzeugt
eine ungeregelte Gleichspannung. Kondensatoren vor und
nach dem Stellglied dienen als Energiespeicher und Puffer.
Als Stellglied wird meist ein Längstransistor verwendet. Eine
hochpräzise Referenzspannung wird analog mit der Ausgangs-
spannung verglichen. Diese analoge Regelstrecke ist sehr
schnell und gestattet kurze Ausregelzeiten bei Änderung der
Ausgangsgrößen.
Netz
Transformator
Gleichrichter
Wechsel-
B1
spannung
TR1
C1
REF
Getaktete Netzteile
SNT (Schaltnetzteile), auch SMP (switch mode powersupply)
genannt, besitzen einen höheren Wirkungsgrad als linearge-
regelte Netzteile. Das Stellglied (Transistor) des linearen Netz-
teiles wird durch einen Schalter (Schalttransistor) ersetzt. Die
gleichgerichtete Spannung wird entsprechend der benötigten
Ausgangsleistung des Netzteiles „zerhackt". Die Größe der Aus-
gangsspannung und die übertragene Leistung lässt sich durch
die Einschaltdauer des Schalttransis-tors regeln. Prinzipiell
werden zwei Arten von getakteten Netzteilen unterschieden:
a) Primär getaktete Schaltnetzteile, deren Netzeingangsspan-
nung gleichgerichtet wird. Infolge der höheren Spannung wird
nur eine kleine Eingangskapazität benötigt. Die im Kondensator
gespeicherte Energie ist proportional zum Quadrat der Ein-
gangsspannung, gemäß der Formel:
E = ½ x C x U²
Netz-
Schalt-
HF-
Gleichrichter
transistor
Transformator
B
Wechsel-
spannung
Abschirmband
Potentialtrennung
GND
und weniger und ist
eff
Stellglied
analoger Regler
OPVA
C2
Referenzspannung
GND
Gleichrichter
Filter
Ausgang
Regler
OPVA
OC
N e t z g e r ä t e - G r u n d l a g e n
b) Sekundär getaktete Schaltnetzteile erhalten ihre Eingangs-
spannung für den Schaltregler von einem Netztransformator.
Diese wird gleichgerichtet und mit entsprechend größeren
Kapazitäten gesiebt.
Netz-
Transformator
Wechsel-
spannung
TR
Beiden Arten gemeinsam ist der im Vergleich zum Längsregler
umfangreichere Schaltungsaufwand und der bessere Wirkungs-
grad von 70% bis 95%. Durch Takten mit einer höheren Frequenz
wird ein kleineres Volumen der benötigten Transformatoren
und Drosseln erreicht. Wickelkerngröße und Windungszahl
dieser Bauelemente nehmen mit zunehmender Frequenz ab.
Mit steigender Schaltfrequenz ist auch die, pro Periode zu spei-
chernde und wieder abzugebende, Ladung Q, bei konstantem
Wechselstrom „I (Stromwelligkeit), geringer und eine kleinere
Ausgangskapazität wird benötigt. Gleichzeitig steigen mit der
Frequenz die Schaltverluste im Transistor und den Dioden. Die
Magnetisierungsverluste werden größer und der Aufwand zur
Siebung hochfrequenter Störspannungen nimmt zu.
Ausgang
Gleich-
D Q
span-
nung
D I
T
2
Parallel- und Serienbetrieb
Bedingung für diese Betriebsarten ist, dass die Netzgeräte für
den Parallelbetrieb und/oder Serienbetrieb dimensioniert sind.
Dies ist bei HAMEG Netzgeräten der Fall. Die Ausgangsspan-
nungen, welche kombiniert werden sollen, sind in der Regel
voneinander unabhängig. Dabei können die Ausgänge eines
Netzgerätes und zusätzlich auch die Ausgänge eines weiteren
Netzgerätes miteinander verbunden werden.
Serienbetrieb
Gleich-
span-
nung
GND
Schalt-
Transistor
Gleichrichter
Filter
D
T
Regler
GND
OPVA
1
T
D Q
2
Änderungen vorbehalten
Ausgang
Gleich-
span-
nung
GND
9
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