Netzgeräte-Grundlagen; Lineare Netzteile; Getaktete Netzteile; Parallel- Und Serienbetrieb - Hameg HM7042-5 User Manual

3 Netzgeräte-Grundlagen
3.1

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 hoch-
präzise Referenzspannung wird analog mit der Ausgangsspan-
nung verglichen. Diese analoge Regelstrecke ist sehr schnell
und gestattet kurze Ausregelzeiten bei Änderung der Ausgangs-
größen.
Trans- Gleich-
richter
Netz formator
B1
Wechsel-
spannung
TR1
C1
REF
3.2

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 Schalttransistors 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
OC
und weniger und ist
eff
Stellglied
Aus-
analoger Regler
gang
Gleich-
OPVA
span-
C2
nung
Referenzspannung
GND
Gleich-
richter Filter
Ausgang
Gleich-
span-
nung
GND
Regler
OPVA
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.
Gleich-
Netz-
richter
Transformator
Wechsel-
D
spannung
TR
GND
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.
D Q
1
D I
T
2
3.3

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
Schalt-
Filter
Transistor
Ausgang
T
Gleich-
span-
nung
Regler
GND
OPVA
T
D Q
2
Änderungen vorbehalten
9