Netzgeräte-Grundlagen; Lineare Netzteile; Getaktete Netzteile; Parallel- Und Serienbetrieb - Hameg Instruments Hm8143 Handbuch

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 Sekundär-
kreis (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 verwen-
det. Eine hochpräzise Referenzspannung wird analog mit der
Ausgangsspannung 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 linear-
geregelte Netzteile. Das Stellglied (Transistor) des linearen
Netzteiles wird durch einen Schalter (Schalttransistor) er-
setzt. Die gleichgerichtete Spannung wird entsprechend der
benötigten Ausgangsleistung des Netzteiles „zerhackt". Die
Größe der Ausgangsspannung und die übertragene Leistung
lässt sich durch die Einschaltdauer des Schalttransis-tors re-
geln. 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 Konden-
sator gespeicherte Energie ist proportional zum Quadrat der
Eingangsspannung, 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 Längs-
regler umfangreichere Schaltungsaufwand und der bessere
Wirkungsgrad von 70% bis 95%. Durch Takten mit einer hö-
heren 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 speichernde und wieder abzugebende, Ladung Q,
bei konstantem Wechselstrom „I (Stromwelligkeit), geringer
und eine kleinere Ausgangskapazität wird benötigt. Gleichzei-
tig steigen mit der Frequenz die Schaltverluste im Transistor
und den Dioden. Die Magnetisierungsverluste werden größer
und der Aufwand zur Siebung hochfrequenter Störspannun-
Ausgang
gen nimmt zu.
D Q
Gleich-
span-
nung
D I

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 T
2
D Q
2
Änderungen vorbehalten
Ausgang
Gleich-
span-
nung
GND
9