Schaltnetzteil II (Klasse A)

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Das Schaltnetzteil wurde in Klasse N und E schon einführend erklärt. Nun betrachten wir das vereinfachte Blockschaltbild genauer.

Abbildung 37: Prinzipschaltbild Schaltnetzteil
Abbildung 38: Innenansicht eines Schaltnetzteils

Der wichtige elektronische Schalter im Block E dient auch zur Regelung auf eine konstante Ausgangsspannung.

Da es keine Zustände zwischen leitendem und gesperrtem Transistor gibt, muss es eine andere Möglichkeit zur Regelung geben. Der Energietransport von der Eingangsseite auf die Lastseite kann durch die Schaltzeit variiert werden. Ist der Schalter länger geschlossen, dann wird mehr Energie zur Lastseite transportiert und die Ausgangsspannung steigt an. Um dies festzustellen, ist eine Rückmeldung der Ausgangsspannung an den Steuerblock des elektronischen Schalters erforderlich. Diese Rückführung fehlt im dargestellten, vereinfachten Schaltbild. Die Regelung der Ausgangsspannung geschieht nun über den sogenannten Impulsbreitenmodulator. Dies bedeutet, dass der leitende Zustand des Schalters verändert wird, die Schaltfrequenz bleibt dabei konstant.

AD311: Welche Funktion übernimmt der elektronische Schalter (Block E) des Schaltnetzteils?

Wichtig ist auch die galvanische Trennung der Eingangs- und Ausgangsseite, um Netzspannungspotentiale vom Ausgang fernzuhalten. Diese Netztrennung geschieht durch den Übertrager mit Ferritkern.

Siehe Abbildung 38.

Die Veränderung der Schaltzeit bewirkt zusätzliche Störsignale, die unbedingt von der Netzspannungsseite ferngehalten werden müssen, damit sie sich nicht über das Stromnetz ausbreiten und andere elektronische Geräte stören. Das Stromnetz wirkt auch wie eine Antenne und kann deshalb Störsignale als elektromagnetische Welle abstrahlen. Wird der elektronische Schalter mit einer Schaltfrequenz von 120 kHz betrieben, dann ergibt sich ein Störspektrum, in dem alle 120 kHz ein Störsignal erscheint.

Diese Tatsache ist ein Hauptnachteil jedes Schaltnetzteils.

AD313: In einem Amateurfunkempfänger werden etwa alle 120 kHz unerwünschte Signale festgestellt. Dies ist wahrscheinlich zurückzuführen auf ...
AD312: Was ist der Hauptnachteil des dargestellten Schaltnetzteils?

In jedem Schaltnetzteil muss deshalb ein hochwertiges Tiefpassfilter am Anschluss zum 230V Netz eingebaut sein. Der typische Aufbau des Filters ist hier zu sehen.

Abbildung 39: Filter am 230V Eingang eines Schaltnetzteils

Vergleiche auch die Filter in Abbildung 40 und 41

Merke: Der PE-Leiter darf nicht mit dem L1-Leiter oder dem N-Leiter verbunden sein.

Die Drossel T darf keine Transformatorfunktion für die Netzwechselspannung bewirken.

AD314: Welche der dargestellten Schaltungen könnte in den Netzeingang eines Schaltnetzteils eingebaut werden, um eine Verbreitung von Störungen in das Stromversorgungsnetz zu verringern?

EMV Filter = Funkentstörfilter gegen leitungsgebundene Störungen

Abbildung 40: Funkentstörfilter Filter für ein Schaltnetzteil
Abbildung 41: Filter direkt am 230 V AC Spannungseingang