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Board-AnsichtBeschreibung für 5V Netzteil (Schaltungstechnik)
verfasst von MEiNiTY 
, 21.06.2011, 22:56 Uhr
Funktion des Netzteils:
Das Netzteil wird über einen Netzfilter der Fa. Schurter (Technisches Datenblatt im Anhang) angesprochen. Der Vorteil dieses Netzfilters ist die Montage direkt an der Gehäuserückwand. Des Weiteren verfügt er über eine eingebaute Kaltgerätebuchse sowie einem Sicherungshalter für 2 Sicherungen (Phase & Neutralleiter). Durch die Snap-In Technik wird die Buchse in das Gehäuse eingedrückt. Ein sicherer Halt, aber auch ein schnelles Austauschen im Servicefall ist gewährleistet.
Der Trafo der Fa. Block Trafo transformiert die Netzspannung auf 9 Volt AC herunter. Diese werden nun noch einmal zusätzlich über eine Sicherung mit Sicherungshalter geschützt. Dem nachfolgenden Brückengleichrichter B500C1500 (500V AC maximale Eingangsspannung) steht eine Eingangsspannung von Ueff von (rechnerisch) 12,726 V zur Verfügung. Der Trafo stellt einen Maximalstrom von 1111mA zur Verfügung. Sodass man mit 10 Watt Ausgangsleistung planen kann.
Der Brückengleichrichter klappt die negative Halbwelle nach oben. Es entsteht die sogenannte pulsierende Gleichspannung. Deswegen benötigt man nun einen Ladekondensator, der die Anteile der Brummspannung verringert. Der Ladekondensator wurde nach bewährter Faustregel (=1000µF pro 1 Ampere) gewählt. Sodass wir einen 1000µF / 25V 105°C genommen haben. Am Brückengleichrichter gehen zweimal 0,7V durch die Dioden verloren.
Der Kondensator ist zwar etwas teurer, aber qualitativ besser.
Um die Netz- bzw. Akkubetriebsanzeige zu realisieren, haben wir einen PNP-Transistor eingebaut. Im Netzbetrieb leuchtet über den Vorwiderstand R102 die LED grün. Bei Netzausfall schaltet der Emitter die Basis durch und wird leitend. Dadurch wird über den Kollektor der LED 102 über den Vorwiderstand R103 zum leuchten gebracht. Kommt die Netzspannung zurück, ist die Spannung am Transistor positiver, sodass er wieder sperrt. Die Duo-LED wird nun wieder angesteuert und leuchtet grün.
Über die Diode D102 1N4004 wird die Batteriespannung von 7,2Volt bei Netzausfall eingespeist. Wenn die Kathode der Diode positiver ist, sperrt die Diode. Das ist der Fall, wenn die Netzspannung vorhanden ist.
Der Kondensator C102 (10µF) ist zur Batteriequelle parallel geschaltet um die Spannung der Akkuzellen zu stützen.
Die zwei bipolaren 100nF Kondensatoren (C103 & C104) sind in unmittelbarer Nähe des Low-Drop Reglers. Die entstehenden Schwingneigungen werden durch die zwei Kondensatoren kurzgeschlossen.
Der Low-Drop-Regler 4940 liefert einen maximalen Strom von 1,5 Ampere und eine Ausgangsspannung von +5 Volt. Im Netzbetrieb wird der Low-Drop-Regler mit einer Spannung von 10,626 Volt angesteuert. Bei 1 Ampere Ausgangsstrom führt dies zu einer Verlustleistung 5,6 Watt (P = 5,6V * 1 Ampere). Deshalb habe ich einen Kühlkörper mit 14K/W verwendet.
Die Diode D103 dient als Rückflussdiode. Wird die Spannung am Ausgang des Low-Drop-Reglers positiver als beim Eingang, wird der Low-Drop-Regler zerstört. Durch die Schutzdiode D103 wird diesem Problem vorgebeugt.
Der Elektrolytkondensator (C105=100µF) stützt die Ausgangsspannung bei schnellen Lastschwankungen, die der Regler nicht schnell genug ausregeln kann. Der Elektrolytkondensator wurde mit dem Wert 1/10 vom Ladekondensator gewählt.
Die Diode D104 schützt das Netzteil vor negativen Fremdspannungen die an den Ausgang angeschaltet werden könnten.
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