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Hallo Leute,
angeregt durch einen Parallelthread habe ich mir überlegt,
wie man das Problem der hohen Spitzenströme speziell z.B.
bei einem 12V/20A Netzteil auf vernünftige Werte
verringern kann. Diese Überlegungen sind erst einmal
theoretisch ohne praktischen Versuchsaufbau.
Grundsätzlich kann ich die hohen Elko-Ladeströme ja
dadurch verringern, das ich bereits vor dem ersten Lade-
elko eine Drossel einfüge. Entsprechende Vorschläge gibt
z.B. auch bei Tietze/Schenk. Wenn man da aber nachrechnet,
kommt man da schnell auf Eisenkerne, die grösser als
die des Netztrafos sind. Das kommt einerseits von den
hohen Strömen und andererseits von den hohen Gleich-
stromvormagnetisierung, die einen breiten Luftspalt
erzwingt. Das Problem der Gleichstromvormagnetisierung
könnte man m.E. umgehen, indem man die Drossel einfach
vor dem Brückengleichrichter anordnet. Noch besser werden
die Verhältnisse, wenn ich die Drossel sogar vor der
Primärwicklung des Netztrafos anordne, weil dann der
Strom um den Übersetzungsfaktor des Trafos verringert
wird. Dann kann man z.B. eine wesentlich kleinere Drossel
zur PFC-Korrektur aus einem PC-Netzteil nehmen oder
mehrere parallele Leuchtstofflampendrosseln. Die in
Netzteilen typisch benötigten Hilfsspannungen z.B. für
digitale Meßinstumente müsste man dann natürlich mit
einem zweiten Trafo erzeugen. Der obige Trafo wäre
dann nur für die Hauptspannung zuständig.

Ich würde mich freuen, wenn es eine lebhafte Diskussion
über diese Alternative zur Brummsiebung gäbe.

Ich habe kurz darüber nachgedacht, ob man da mit einer stromkompensierten Drossel etwas anfangen kann. Ich glaube aber eher nicht...

Wenn Du Trafos rumliegen hast mit zwei gleichen Primär- oder zwei gleichen Sekundärspannungen, liessen sich damit Experimente anstellen...
https://de.wikipedia.org/wiki/Drossel_(Elektrotechnik)
Siehe Kapitel "Stromkompensierte Drosseln".

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Ich habe kurz darüber nachgedacht, ob man da mit einer stromkompensierten
» Drossel etwas anfangen kann. Ich glaube aber eher nicht...

» .. gleiche Wicklungen, die gegensinnig vom Arbeitsstrom
» durchflossen werden, sodass sich deren magnetische
» Felder im Kern der Drossel aufheben.

Also was bringts?

Beim Parallelthread: Spitzenstrom in Trafo und Gleichrichter ist zwar hoch, aber der wird nicht (nur) durch den geringen Innenwiderstand des Netzes begrenzt, auch der Trafo hat einen "Innenwiderstand" bzw eine Streukapazität.

Bei einem 1A Netzteil mit 1000µ Elko und realistischen Trafowerten ist der Spitzenstrom knapp 3A und die Kondensatorspannung 11,8..12,2V.

» [Harald W:] Ich würde mich freuen, wenn es eine lebhafte Diskussion über diese Alternative zur Brummsiebung gäbe.

Warum? Netzteile mit passendem Trafo und Regler kann man bei Conrad kaufen.
Berechnungen gibts in jeder Einführungsvorlesung.
Glättung per Drossel wird in der Leistungsklasse nicht gemacht und bei höheren Strömen nimmt man eh Schaltnetzteile (und der Bastler ein ausgeschlachtetes PC Netzteil. Umbauanleitungen z.B. auf 15V gibts im Netz)
Ja, bei Röhrenschaltungen früher war Drossel sekundär im Gleichstromkreis Standard - aber höhere Spannung und kleinere Ströme.

So mal als Anmerkung: Bei einer PFC Korrektur (die eigentlich alle Geräte >70W haben müssten) wird das auch nen ganz schöner Ringkern - insbesondere bei Weitbereichseingang 90..240V. Musste ich mal entwickeln.

hws

» Bei einem 1A Netzteil mit 1000µ Elko und realistischen Trafowerten ist der
» Spitzenstrom knapp 3A und die Kondensatorspannung 11,8..12,2V.

Das träumst Du! Rechne mal mit knapp 6Vss am Elko.
An einem Trafo mit 12 Volt und einem Gesamtwiderstand 1 Ohm liegen die Momentanwerte zwischen 9,25 und 15 Volt!

Außerdem fragte der TO nach 20 A, nicht nach nur einem!

»
» » [Harald W:] Ich würde mich freuen, wenn es eine lebhafte Diskussion über
» diese Alternative zur Brummsiebung gäbe.
»
» Warum? Netzteile mit passendem Trafo und Regler kann man bei Conrad kaufen.
»
das wollte der TO bestimmt nicht wissen. Er hat nämlich nicht gefragt "wie kann ich möglichst viel Leistung auf komplizierte Weise verbraten?"!


» Berechnungen gibts in jeder Einführungsvorlesung.
» Glättung per Drossel wird in der Leistungsklasse nicht gemacht und bei
» höheren Strömen nimmt man eh Schaltnetzteile (und der Bastler ein
» ausgeschlachtetes PC Netzteil. Umbauanleitungen z.B. auf 15V gibts im
» Netz)
» Ja, bei Röhrenschaltungen früher war Drossel sekundär im Gleichstromkreis
» Standard - aber höhere Spannung und kleinere Ströme.
»
Na und?

Selbstverständlich geht das auch bei kleinen Spannungen und hohen Strömen.

Interessant ist bei Drosseleingang die bessere Stabilität der Ausgangsspannung und die geringe Restwelligkeit am Kondensator. Damit muß ein nachgeschalteter Regler nicht so viel verbraten.

--
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» Hallo Leute,
» angeregt durch einen Parallelthread habe ich mir überlegt,
» wie man das Problem der hohen Spitzenströme speziell z.B.
» bei einem 12V/20A Netzteil auf vernünftige Werte
» verringern kann. Diese Überlegungen sind erst einmal
» theoretisch ohne praktischen Versuchsaufbau.
» Grundsätzlich kann ich die hohen Elko-Ladeströme ja
» dadurch verringern, das ich bereits vor dem ersten Lade-
» elko eine Drossel einfüge. Entsprechende Vorschläge gibt
» z.B. auch bei Tietze/Schenk. Wenn man da aber nachrechnet,
» kommt man da schnell auf Eisenkerne, die grösser als
» die des Netztrafos sind. Das kommt einerseits von den
» hohen Strömen und andererseits von den hohen Gleich-
» stromvormagnetisierung, die einen breiten Luftspalt
» erzwingt. Das Problem der Gleichstromvormagnetisierung
» könnte man m.E. umgehen, indem man die Drossel einfach
» vor dem Brückengleichrichter anordnet. Noch besser werden
» die Verhältnisse, wenn ich die Drossel sogar vor der
» Primärwicklung des Netztrafos anordne, weil dann der
» Strom um den Übersetzungsfaktor des Trafos verringert
» wird. Dann kann man z.B. eine wesentlich kleinere Drossel
» zur PFC-Korrektur aus einem PC-Netzteil nehmen oder
» mehrere parallele Leuchtstofflampendrosseln. Die in
» Netzteilen typisch benötigten Hilfsspannungen z.B. für
» digitale Meßinstumente müsste man dann natürlich mit
» einem zweiten Trafo erzeugen. Der obige Trafo wäre
» dann nur für die Hauptspannung zuständig.
»
» Ich würde mich freuen, wenn es eine lebhafte Diskussion
» über diese Alternative zur Brummsiebung gäbe.

Ich finde den Ansatz gut! Auf jeden Fall hilft es, in den Dioden Verlustleistung zu reduzieren. Ein weiterer Vorteil ist die Störarmut gegenüber einem Schaltnetzteil.
Die Schaltung selbst ist sehr robust. Interessant wäre eine solche Schaltung in Verbindung mit MOSFETs als geschaltete Dioden, womit man die Gleichricht-Verluste noch einmal drastisch senken kann.

Spiel doch mal etwas mit spice herum.
Die Drossel wird übrigens gar nicht so riesig, aber dafür braucht man evtl. 2 Stück, um bei 20A auf Restwelligkeiten um 100mV eff zu kommen

Was für eine Anwendung hast Du im Auge? Wie gut muß die Ausgangsspannung sein?

Interessant ist das Thema allemal.

--
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» Spiel doch mal etwas mit spice herum.

Daher hab ich meine Aussagen. Mein Trafo 20Vss = 14Veff. Als Innenwiderstand 2,2..2,5 Ohm (aus Herstellerdatenblättern)
Last 12 Ohm, 10.000µF.
Bei 1000µF sinds 9,6...13,8V, 2,7A Spitzenstrom.

Wo wird denn in kommerziellen Geräten Drossel als Siebung eingesetzt? Wenn das technisch sinnvoll wäre, würde das sicher in irgendwelchen empfindlichen Geräten eingebaut.

Die Drosseln müssen natürlich den Laststrom können, ohne in die Sättigung zu gehen.

hws

Hallo hws

» Wo wird denn in kommerziellen Geräten Drossel als Siebung eingesetzt? Wenn
» das technisch sinnvoll wäre, würde das sicher in irgendwelchen
» empfindlichen Geräten eingebaut.

Zum Beispiel im Zwischenkreis von Wechselrichtern.

Mit vielen freundlichen Grüssen Thomas

» Interessant ist bei Drosseleingang die bessere Stabilität der
» Ausgangsspannung

Ganz im Gegenteil. Bei Wechselstromgleichrichtung brauchst Du eine Mindestlast um zu Vermeiden, dass der Strom in der Drossel lückt und die Ausgangsgleichspannung dann zum Scheitelwert hochläuft.

(Im Wesentlichen bin ich hier mit hws.)

» » Spiel doch mal etwas mit spice herum.
»
» Daher hab ich meine Aussagen. Mein Trafo 20Vss = 14Veff. Als
» Innenwiderstand 2,2..2,5 Ohm (aus Herstellerdatenblättern)
» Last 12 Ohm, 10.000µF.
» Bei 1000µF sinds 9,6...13,8V, 2,7A Spitzenstrom.
»

das ist aber ein recht hochohmiger Trafo. Das geht auch besser, wird dann aber auch teurer, weil mehr Draht und besseres Blech verwendet werden muß.
Da werden fast 5 Watt Verluste im Trafo verheizt, und in der Gleichrichterbrücke noch einmal 1 Watt. Das gibt einen Wirkungsgrad von ca. 2/3, und dabei sind die Eisenverluste und Verluste durch den primären Blindstrom noch nicht mal berücksichtigt.

» Wo wird denn in kommerziellen Geräten Drossel als Siebung eingesetzt? Wenn
» das technisch sinnvoll wäre, würde das sicher in irgendwelchen
» empfindlichen Geräten eingebaut.

Werden sie ja auch, allerdings selten, weil teuer und schwer. Das paßt nicht zum üblichen Geiz-ist-geil-Trend.
Der große Vorteil ist das Speichervermögen einer Drossel. Wenn diese verlustarm gebaut wird, spart das Verlustleistung gegenüber anderen Schaltungen zur Brummsiebung.

Mal sehen, wie sich das bei ständig steigenden Strompreisen entwickelt.

--
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» » Interessant ist bei Drosseleingang die bessere Stabilität der
» » Ausgangsspannung
»
» Ganz im Gegenteil. Bei Wechselstromgleichrichtung brauchst Du eine
» Mindestlast um zu Vermeiden, dass der Strom in der Drossel lückt und die
» Ausgangsgleichspannung dann zum Scheitelwert hochläuft.
»
» (Im Wesentlichen bin ich hier mit hws.)

Ich gehe mal davon aus, daß ein Netzteil vorwiegend dazu verwendet wird, eine Last mit Strom zu versorgen. Und daß das Netzteil vernünftig zur ANwendung konstruiert wird, und nicht 10fach überdimensioniert.
Und wenn die Last abgeschaltet wird, kann man das netzseitig tun. Wie früher, als Geräte noch echte Netzschalter hatten
Zudem hat man die Möglichkeit, daß sich eine Mindestlast automatisch zuschaltet..

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Hallo,

Die gleichgerichtete effektive Ausgangspannung nach einem Brückengleichrichter ohne Ladekondensator
ist um 2* Diodenstannung (ca 1,1 bis 1,5 V ) geringer als die Trafospannung.
Mit größer werdendem Ladeelko steigt der Effektivwert der pulsierenden Gleichspannung immer weiter an.
(bis zum 1,41 fachen der Wechselspannung)

Um die Leistung des Trafos nicht zu übersteigen, muss man dafür den maximalen Strom verringen.
P = Uff * Ieff Da Ueff steigt muss Ieff geringer werden.
Also muss man die Stromentnahme (Angabe des Herstellers) reduzieren.
Die Stromangabe am Trafo muss immer höher sein als der nachher tatsächliche entnommene Laststrom.

Eine zusätzliche Glättung mit RC-Sieblied oder LC-Siebglied ist nicht notwendig.
Wenn man eine größere Brummspannung einplant (zuläßt) ( also 1000uF je 1 A ) dann ist
der Effektivwert der pulsierenden Gleichspannung immer noch höher als der Effektivwert der Wechselspannung.
Natürlich muss Ubrumm min höher sein als die minimale Eingangsspannung des nachfolgenden Spannungreglers.

Der beschneidet, siebt und stabilisiert die Gleichspannung so gut, dass sich schon einige Anwender
über die Micro-Riffle auf der Gleichspannung empören.

Wählt man die Trafospannung und den Trafostrom etwas höher als die maximal zulässige entnehmbare
Leistung des Gleichspannungsnetzteil, so kann man sich teure Drossel ersparen (dafür steigt der Trafopreis)
Natürlich wird dabei mehr Leistung verbraten. ( soll kein Netzteil nur für Kurzbetrieb sein !)

Kleine Trafos haben so einen großen Drahtwiderstand, dass der Strom begrenzt wird und die Dioden schont.
Trotzdem kann man einen 10 V, 10 VA Trafo keinen Strom von 1 A entnehmen. Wenn man mit 5 VA rechnet, so
ist der Trafo bereits ausgereizt.

Hier ein interessanter Link zur Berechnung von Gleichrichtern und Siebung:

http://www.elektroniker-bu.de/gleichrichten.htm#ergebnis

Im Bild eine Betrachtung zu Gleichrichterschaltungen.

Gruß Kendiman

» Zum Beispiel im Zwischenkreis von Wechselrichtern.

Hat aber andere Hintergründe.

Und in fast jedem Schaltwandler ist ebenfalls ne Drossel drin - besser: velustarme Induktiviät. Drossel wird oft gern im Zusammenhang mit Entstörung = hohe Verluste zwecks vernichten von Störungen verwendet.

hws

» das ist aber ein recht hochohmiger Trafo.

Ein "üblicher" Trafo aus dem Versendersortiment. (Datemblatt dann vom Hersteller runtergeladen)

» Mal sehen, wie sich das bei ständig steigenden Strompreisen entwickelt.

Eher wegen neuer Gesetze zur maximalen Leerlaufverlustleistung. Mehr als 0,5W darf es nicht mehr sein

hws

» Hallo Leute,
» angeregt durch einen Parallelthread habe ich mir überlegt,
» wie man das Problem der hohen Spitzenströme speziell z.B.
» bei einem 12V/20A Netzteil auf vernünftige Werte
» verringern kann. Diese Überlegungen sind erst einmal
» theoretisch ohne praktischen Versuchsaufbau.
» Grundsätzlich kann ich die hohen Elko-Ladeströme ja
» dadurch verringern, das ich bereits vor dem ersten Lade-
» elko eine Drossel einfüge.
»
Ladestromspitzen werde tatsächlich begrenzt. Der induktive Widerstand (bei 100 Hz) macht es möglich
Meine Frage ist: wird der Kondensator dann aber noch voll geladen?
Ladung Q = I* t (Strom mal Zeit)
Um die gleiche Ladung zu erhalten müsste aber die Ladezeit verlängert werden.

Die Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung ist nun mal verlustbehaftet
Wenn der Wirkungsgrad 50 % beträgt, so kann ich das noch akzeptieren.

Beispiel: U (wechsel) = 25 V eff, benötigter Gleichstrom = 1 A
Brückengleichrichter (Diodenspannung 1 V), Ladeelko = 1000 uF (1000 uF je 1 A ist unbedenklich)
Ergebnis : Ubr min = 25,7 V
Das ist immer noch höher als die effektive Wechselspannung von 25 V
Für den Regler ziehe ich nochmal 3,7 V ab und habe dann 22 V nutzbare Gleichspannung
Bei 1 A Laststrom. Das sind 22 Watt.
Der Trafo allein liefert bei 25 V und 1 A = 25 Watt

Trafo mit 25 V Wechselspannung eingesetzt und 22 V Gleichspannung (einschließlich Regler)
herausbekommen, ist meiner Ansicht nach ein hervorragendes Ergebnis.

»
» Ich würde mich freuen, wenn es eine lebhafte Diskussion
» über diese Alternative zur Brummsiebung gäbe.


Es müssen aber auch viele mitmachen. Jeder neue Gedanke könnte da weiter helfen.
Meinen Teil habe ich schon eingebracht und einige zum Nachdenken angeregt.
Ist nicht immer leicht als einsamer Rufer in der Wüste.

Gruß Kendiman

» Ladestromspitzen werde tatsächlich begrenzt. Der induktive Widerstand (bei
» 100 Hz) macht es möglich
» Meine Frage ist: wird der Kondensator dann aber noch voll geladen?
» Ladung Q = I* t (Strom mal Zeit)
» Um die gleiche Ladung zu erhalten müsste aber die Ladezeit verlängert
» werden.

Nein, muß sie nicht!

Die Drossel trennt lediglich den Gleichspannungsanteil von der Wechselspannung.

» Die Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung ist nun mal
» verlustbehaftet
» Wenn der Wirkungsgrad 50 % beträgt, so kann ich das noch akzeptieren.
»
» Beispiel: U (wechsel) = 25 V eff, benötigter Gleichstrom = 1 A
» Brückengleichrichter (Diodenspannung 1 V), Ladeelko = 1000 uF (1000 uF
» je 1 A ist unbedenklich)
» Ergebnis : Ubr min = 25,7 V

Wie kommst Du darauf?
Bei 25V eff am Trafo, einem Brückengleichrichter und 1000µ hat die Ausgangsspannung eine Restwelligkeit von 11 Vss und schwankt zwischen 22 und 33 Volt. Bei 3.5V minimaler Spannung über dem Regler wird die nutzbare Gleichspannung eher bei 18V liegen.

» Das ist immer noch höher als die effektive Wechselspannung von 25 V
» Für den Regler ziehe ich nochmal 3,7 V ab und habe dann 22 V nutzbare
» Gleichspannung
» Bei 1 A Laststrom. Das sind 22 Watt.
» Der Trafo allein liefert bei 25 V und 1 A = 25 Watt

Kaum. Bei 1 A Ausgangsgleichstrom ist der Trafostrom deutlich höher! 1,7Arms, Ladestromspitzen 3,6A

Um eine brauchbare Spannung zu bekommen muß der Kondensator deutlich größer ausfallen.
Allerdings wird die Spanung dann deutlich höher, nämlich ca. 32V mit ca. 1V Restwelligkeit.

Nimm mal den PSUD von Duncanamp und schau Dir das Desaster an!

--
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» » Ladestromspitzen werde tatsächlich begrenzt. Der induktive Widerstand
» (bei
» » 100 Hz) macht es möglich
» » Meine Frage ist: wird der Kondensator dann aber noch voll geladen?
» » Ladung Q = I* t (Strom mal Zeit)
» » Um die gleiche Ladung zu erhalten müsste aber die Ladezeit verlängert
» » werden.
»
» Nein, muß sie nicht!
»
» Die Drossel trennt lediglich den Gleichspannungsanteil von der
» Wechselspannung.
»
Eine Drossel ist ein induktiver Widerstand und begrenzt Wechselströme.
Die Formel dafür lautet I = U / R bzw. I = U / XL ( XL = induktiver Widerstand)
Harald W hat das ja mit der Drossel gerade bezweckt.
»
» » Die Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung ist nun mal
» » verlustbehaftet
» » Wenn der Wirkungsgrad 50 % beträgt, so kann ich das noch akzeptieren.
» »
» » Beispiel: U (wechsel) = 25 V eff, benötigter Gleichstrom = 1 A
» » Brückengleichrichter (Diodenspannung 1 V), Ladeelko = 1000 uF
» » 1000 uF je 1 A ist unbedenklich)
» » Ergebnis : Ubr min = 25,7 V
»
» Wie kommst Du darauf?
»
in meinem Beitrag vom 13.5.2013 um 12:51 ist ein Link.
Dort habe ich mir die folgenden Werte berechnen lassen.
»
» Bei 25V eff am Trafo, einem Brückengleichrichter und 1000µ hat die
» Ausgangsspannung eine Restwelligkeit von 11 Vss und schwankt zwischen 22 und 33 Volt.
»
Woher nimmst Du die 11 V Restwelligkeit ? Laut Rechnung sind es nur 7.7 V
»
» Bei 3.5V minimaler Spannung über dem Regler wird die nutzbare
» Gleichspannung eher bei 18V liegen.
»
» » Das ist immer noch höher als die effektive Wechselspannung von 25 V
» » Für den Regler ziehe ich nochmal 3,7 V ab und habe dann 22 V nutzbare
» » Gleichspannung
» » Bei 1 A Laststrom. Das sind 22 Watt.
» » Der Trafo allein liefert bei 25 V und 1 A = 25 Watt
»
» Kaum. Bei 1 A Ausgangsgleichstrom ist der Trafostrom deutlich höher!
» 1,7Arms, Ladestromspitzen 3,6A
»
» Um eine brauchbare Spannung zu bekommen muß der Kondensator deutlich größer ausfallen.
»
Hast Du überhaupt die gesamte Diskussion über die Größe von Ladeelkos überhaupt verfolgt ?
»
» Allerdings wird die Spanung dann deutlich höher, nämlich ca. 32V mit ca. 1V
» Restwelligkeit.
»
Im Beitrag vom 10.5.2013 habe ein Datenblatt veröffentlicht, in denen die maximale Kapazität des Ladeelkos
durch den Hersteller der Dioden angegeben wird.
Das mit der Kondensatorgröße hatten wir schon abgehakt.
Jetzt steig ich aus. Nochmal das Ganze ? nein !!
einen schönen Abend
Kendiman