Netzgerätegrundlagen; Lineare Netzteile; Getaktete Netzteile; Parallel- Und Serienbetrieb - Hameg Instruments Hm 7042-4 Handbuch

Netzgeräte-Grundlagen

Lineare Netzteile

Linear geregelte Netzteile besitzen den Vorzug einer sehr kon-
stanten Ausgangsspannung, selbst bei starken Netz- und Last-
schwankungen. Die verbleibende Restwelligkeit liegt bei guten
Geräten im Bereich von 1 mV
vernachlässigbar. Lineare Netzgeräte erzeugen wesentlich klei-
nere 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 Regelglied dienen als Energiespeicher und Puffer. Als Stell-
glied wird meist ein Längstransistor verwendet. Eine hochpräzise
Referenzspannung wird analog mit der Ausgangsspannung ver-
glichen. Diese analoge Regelstrecke ist sehr schnell und gestat-
tet kurze Ausregelzeiten bei Änderung der Ausgangsgrößen.
Netz Transformator Gleichrichter
Wechsel-
B1
spannung
TR1
C1

Getaktete Netzteile

SNT (Schaltnetzteile), auch SMP (switch mode powersupply)
genannt, besitzen einen höheren Wirkungsgrad als linear-
geregelte Netzteile. Das dauernd regelnde Stellglied (Transis-
tor) des linearen Netzteiles wird durch einen Schalter (Schalt-
transistor) ersetzt. Die gleichgerichtete Spannung wird ent-
sprechend der benötigten Ausgangsleistung des Netzteiles
„zerhackt". Die Größe der Ausgangsspannung und die übertra-
gene Leistung lässt sich durch die Einschaltdauer des Schalt-
transistors regeln. Prinzipiell werden zwei Arten von getakteten
Netzteilen unterschieden:
Primär getaktete Schaltnetzteile, deren Netzeingangsspannung
gleichgerichtet wird. Infolge der höheren Spannung wird nur eine
kleine Eingangskapazität zur Siebung benötigt. Die im Kondensa-
tor gespeicherte Energie ist proportional zum Quadrat der Ein-
gangsspannung, gemäß der Formel: E = ½ x C x U²
Netz- Schalt- HF-
Gleichrichter transistor Transformator Gleichrichter
B
Wechsel-
spannung
Abschirmband
Potentialtrennung
Änderungen vorbehalten
und weniger und ist weitgehend
eff
Stellglied
analoger Regler
OPVA
REF
Referenzspannung
Filter
Regler
OPVA
OC
Sekundär getaktete Schaltnetzteile erhalten ihre Eingangs-
spannung für den Schaltregler von einem Netztransformator.
Diese wird gleichgerichtet und mit entsprechend größeren Kapa-
zitäten gesiebt.
Netz-
Transformatór
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 stei-
gender Schaltfrequenz ist auch die, pro Periode zu speichernde
und wieder abzugebende, Ladung Q, bei konstantem Wechsel-
strom „I (Stromwelligkeit), geringer und eine kleinere Ausgangs-
kapazität wird benötigt. Gleichzeitig steigen mit der Frequenz die
Schaltverluste im Transistor und den Dioden. Die Magnetisierungs-
Ausgang
verluste werden größer und der Aufwand zur Siebung hochfre-
quenter Störspannungen nimmt zu.
Gleich-
C2
span-
nung
D I
GND

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 Ausgangs-
spannungen, welche kombiniert werden sollen, sind in der Regel
voneinander unabhängig. Dabei können die Ausgänge eines Netz-
gerätes und auch die Ausgänge eines weiteren Netzgerätes
miteinander verbunden werden.
Serienbetrieb
Netzgerät 1
Ausgang 1
-
+
U
Ausgang
1
Gleich-
span-
nung
GND
Netzgeräte-Grundlagen
Schalt-
Gleichrichter Transistor
D T
D Q
1
T T
2
D Q
2
Netzgerät 1
Ausgang 2
-
+
U
2
I
I
1
2
U = U + U + U
1 2
gesamt
I = I = I = I
1 2 3
gesamt
Filter
Ausgang
Gleich-
span-
nung
Regler
GND
OPVA
Netzgerät 2
Ausgang 1
-
+
U
3
I
3
3
9