Energiebedarf eines NTBA

[Der Martin]

Hallo,

Nachdem ich nun die Antworten auf "Dings" gelesen habe, bitte ich den Teil als nicht geschrieben anzusehen. Ich werd mir grad eben mal suchen, wie ein Schaltnetzteil wirklich funktioniert.

ganz grob skizziert so:

Die ankommende Netzspannung (230V) wird gleichgerichtet, so dass im DC-Eingangskreis eine Gleichspannung von gut 300V zur Verfügung steht. Diese Spannung wird nun über eine FET-Brücke mit ständig wechselnder Polarität auf die Primärwicklung des Trafos geschaltet (ja, auch ein Schaltnetzteil hat noch einen Trafo, aber er kann sehr klein ausfallen), Auf der Sekundärseite hat man die üblichen Komponenten: Wieder ein Gleichrichter, ein paar Elkos und eine dicke Drossel zum Glätten.

Der entscheidende Punkt ist nun die Ansteuerung der FETs im Primärkreis. Sie werden typischerweise mit 30..60kHz getaktet, so dass die Energiemenge, die pro Periode über den Trafo übertragen wird, etwa um den Faktor 1000 kleiner ist als beim konventionellen Netzteil, und der Trafo deshalb klein und leicht sein kann.
Außerdem wird das Takten der FETs durch den SMPS-Controller immer wieder kurz unterbrochen, dann für einen Moment fortgesetzt usw., so dass im zeitlichen Mittel die übertragene Energiemenge der am Ausgang entnommenen Leistung entspricht. Dieses An- und Abschalten der Taktung wird meist so gesteuert, dass das Gerät nur im Scheitelpunkt der Netzspannung "einen Schluck aus der Steckdose" nimmt.

Die Stromaufnahme eines Schaltnetzteils aus dem Netz sieht daher auf dem Oszilloskop sehr charakteristisch aus: Immer dort, wo die Sinusschwingung der Spannung ihr Maximum hat, ist ein kleiner Peak, dessen Breite (und Höhe) mit der Belastung des Netzteils variiert, der aber immer schmal im Vergleich zur gesamten Halbwelle bleibt. Über die restliche Halbwelle ist die Strom fast Null.

Die EVUs mögen solche nicht-sinusförmigen Ströme ebensowenig wie Phasenverschiebungen. Laut Fourier lässt sich der nicht sinusförmige Verlauf als Überlagerung von Sinusschwingung mit Frequenzen der n-fachen Grundfrequenz darstellen. Der Anteil an Oberschwingungen, die elektrische Verbraucher erzeugen dürfen, ist seit ca. 2000 in der EMV-Norm EN 61000-3-2 limitiert. Bei Schaltnetzteilen, die diese Forderungen einhalten sollen, müssen die Hersteller zusätzliche Maßnahmen einbauen; das sind dann die Netzteile mit PFC (Power Factor Correction).
Für kleine Leistungen bis 75W gilt die genannte Vorschrift aber gar nicht. Kleine Verbraucher dürfen also Oberschwingungen produzieren, soviel sie wollen. Deswegen wird bei so kleinen Geräten auch herstellerseitig kein Aufwand getrieben, um dem Effekt entgegenzuwirken.

Alle Klarheiten beseitigt? ;-)

So long,
 Martin