Effizienz eines Trafo-Netzteils (ohne Regler)

Hallo!

Ich m=F6chte ein hoch effizientes Netzteil f=FCr ein ATX-Board aufbauen.=20 Der Verbrauch des Gesamtsystems wird niemals 80 Watt =FCberschreiten.

Bei der Suche nach hoch effizenten Netzteilen trift man unweigerlich=20 auf

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Es=20 braucht eine 12V-Eingangsspannung. Also noch ein 12V-Laptop-Netzteil=20 dazu und schon ist das ger=E4uschlose ATX-Netzteil gebaut. Laut=20 Hersteller hat es 96% Effizenz. Diese muss man noch mit der Effizenz=20 des Laptop-Netzteils multiplizieren und schon sind die 96% zur Minna,=20 weil das 12V-Netzteil auch wieder (teilweise hohe) verlustbehaftete=20 Elektronik besitzt.

Da gibt es aber eine Alternative:

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Dieses DC-DC-Netzteil bietet 94% Effizenz bei 9 bis 16 Volt=20 Eingangsspannung, der gesamte Eingangsspannungsbereich liegt bei 6 bis=20

24 Volt. Vorteil dieses DC-DC-Netzteils ist, dass man keine geregelte=20 Eingangsspannung ben=F6tigt.

Hierauf bezieht sich meine Frage: Ich k=F6nnte einen billigen=20 Halogentrafo (11,6 Volt) nehmen, 4 Dioden (oder einen Gleichrichter)=20 dahinter und ein paar dicke Elkos. Die Ausgangsspannung schwankt dann=20 irgendwo bei 17 Volt rum. Welche Effizenz hat so ein Netzteil?

Die einzigen Verluste ergeben sich doch durch die Durchflussspannung=20 an den Dioden, also sollte ich Dioden nehmen, die eine sehr geringe=20 Durchflussspannung haben. Welche Dioden k=E4men daf=FCr in Frage? 10 A=20 (ich gehe mal von 100 Watt aus) m=FCssten sie schon vertragen. Oder=20 reichen 5 (wegen Halbwelle)?

Macht es, bezogen auf die Effizenz, einen Unterschied, ob ich einen=20

120 Watt-Trafo nehme und diesen fast voll auslaste oder ob ich ein 400=20 Watt-Modell nehme und diesen nur zu 25% auslaste?

Wo haben Netzteile wie das o.g. M2-ATX eine h=F6here Effizenz, eher bei=20 niedrigeren oder eher bei h=F6heren Eingangsspannungen?

Wie w=FCrdet ihr ein hoch effizentes ATX-Netzteil aufbauen?

Gru=DF Frank

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Frank Josiger
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Hallo Frank,

so ein 12V Laptop-Netzteil ist nichts anderes als Schaltnetzteil. Der Wirkungsgrad liegt hier auch vermutlich (abhängig vom Typ und Hersteller) bei über 95%. Wenn diese Mini-Box eine Wirkungsgrad von 96% haben soll, dann hat die Gesamtschaltung aus beiden Netzteilen einen Wirkungsgrad von z.B. 0,96*0,95=0,912. Das ist ein Wirkungsgrad von 91%.

Trafos, auch der Halogentrafo, haben in dieser Baugrösse einen Wirkungsgrad, der bei ca.90% liegt ( gilt für Vollast 125VA, Kern EI 106a). Hinzu kommen noch die Verluste durch die Dioden. Ein Herkömmliches Netzteil hat somit einen schlechteren Wirkungsgrad, als Schaltnetzteile, besonders wenn die übertragene Leistung gering wird.

Gruß Manfred

--
Wer glaubt, das Zitronenfalter Zitronen falten,
der glaubt auch das Projektleiter Projekte leiten.
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Manfred Kuhn

Hallo,

Manfred Kuhn schrieb:

ein Standard-Laptop-Netzteil hat nie im Leben 95%!

So heiß, wie die Kisten oft werden, tippe ich auf 5-8W Verlustleistung. Und ein typisches Notebook wird in der Regel beim Laden vielleicht 50W ziehen. Ja, im Worst-Case sind es vielleicht auch einmal mehr, aber üblicherweise nicht. Also eher 85-90%, und selbst das ist für ein SNT schon nicht wirklich schlecht. PC Netzteile haben z.B. i.A. weniger (Teillastbetrieb!).

Marcel

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Marcel Müller

"Frank Josiger" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@v45g2000cwv.googlegroups.com...

Sowohl die Eisenkerntrafos als auch die elektronischen Trafos: Beschissen, es muss nur billigst sein.

Rein vom Anfassen her hat mein 60W elektronischer Halogentrafo so 80% Wirkungsgrad, mein 105 Watt Eisenkerntrafo (belastet mit 80W) so 90%, ommen aber die Dioden hinzu, sackt er nochmal um 20% Prozentpunkte.

Auch Schottkydioden helfen nicht wirklich, denn der Strom fliesst nur 10% der Zeit, dafuer 10 mal so viel, also 50A, und da faellt auch an denen eher 0.7V ab.

Bei hoeheren.

Direkt von 230V~ auf PC-Spannungen, nicht 2-stufig.

Aber wozu da dermassen auf Effizenz achten ? 1 Watt mehr kostet pro Jahr Laufzeit keine 2 EUR, dafuer bekommst du nicht 1 Prozentpunkt besseren Wirkungsgrad.

--
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MaWin

MaWin schrieb:

Brandblasen?

Standard.

ACK.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

"Dieter Wiedmann" schrieb im Newsbeitrag news:45bca10d$0$27608$ snipped-for-privacy@newsspool2.arcor-online.net...

Jo, am Schalttransistor bekaeme man die sowieso, das Plastikgehaeuse laesst man flugs wieder los.

--
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MaWin

Hallo MaWin,

MaWin schrieb: [...]

r

Was ich auch nicht ganz nachvollziehen kann: die 80W Leistung des PCs scheinen kein Problem zu sein, aber die 5W Verluste im Netzteil. OK, irgendwo sollte man schon auf den Energieverbrauch achten. Dabei sollte jedoch der Gesamtenergieverbrauch des jeweiligen Systems ber=FCcksichtigt werden.

ciao

Marcus

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Marcus Woletz

ung des

Die 80 Watt beziehen sich auf den Start des Rechners mit dem Starten=20 der Festplatten, ansonsten sind es 40 bis 50 Watt Idle. Und genau in=20 dem Bereich sind ATX-Netzteil so was von ineffizent.

Man sollte noch etwas weiter denken. Stichwort Stromausfall. Ich=20 durfte mich letzte Woche w=E4hrend des dicken Sturms =FCber 20 Stunden=20 Stromausfall freuen. Galube mir, f=FCr eine Planung einer USV f=FCr diese=20 Zeitdauer f=FCr mehrere Rechner kuckst du auf jedes Watt! Es geht weiter=20 bei der Planung f=FCr die K=FChlung, ...

Im =DCbrigern m=F6chte ich technisch =FCber die Machbarkeit diskutieren,=20 nicht =FCber Sinn oder Unsinn der Notwendigkeit.

Gru=DF Frank

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Frank Josiger

"Frank Josiger" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@k78g2000cwa.googlegroups.com...

Wenn du ein 500W Netzteil nimmst vielleicht, nimmst du ein 100 Watt Netzteil nicht der billigsten China-Klitsche ist es sicher kein Problem.

Dann solltest DU weiter denken, bei Stromausfall hast du keine 230V, sondern 12V, und DANN macht eine Wandlung auf 230V um wieder zurueck auf 12V zu kommen keinen Sinn, egal zu welchem Wirkungsgrad.

Nein, du moechtest, das dich einige Leute auf dem Weg in deine Sackgasse begleiten, weil du merkst das es dorthin einsam wird.

--
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MaWin

So so. 4 Dioden haben mal pauschal 20% Effizenzverlust? Das kann man=20 wo nachlesen oder wie ausrechnen?

Es gibt =FCbrigens auch Ringkerntrafos.

Auch hierf=FCr (die 10% der Zeit) w=FCsste ich gern eien Quelle oder eine=20 Berechnungsgrundlage! Als ich Elektronik gelernt habe hatte eine=20 Sinushalbwelle genau 50% Zeitdauer eine Periode, nicht nur 10%.

BTW: Es ist schwachsinnig die Message-ID eines Newsbeitrages zu=20 replyen ("schrieb im Newsbeitragnews: snipped-for-privacy@v45g2000cwv.googlegroups.com"). Wer eine=20 eigene Domain hat freut sich irgendwann n=E4mlich =FCber massig Spam, weil=20 es Bots gibt die snipped-for-privacy@v45g2000cwv.googlegroups.com=20 als E-Mail-Adrese interpretieren und auch dorthin ihren M=FCll schicken.=20 Also stell das also bitte ab, es ist unn=F6tig und l=E4stig.

Gru=DF Frank

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Frank Josiger

Frank Josiger schrieb:

Nicht pauschal, aber für eine Graetzbrücke aus Siliziumdioden an einem 12V Trafo bei der Last passt das schon.

Flussspannung der Dioden, steht im Datenblatt.

Gängiger Rinkerntrafo 120VA: Kupferverluste 13,9W (proportional zur Last), Eisenverluste 0,76W (unabhängig von der Last).

Wie soll die Diode denn leiten wenn die Spannung gerade kleiner ist als die im Siebelko?

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Frank Josiger schrieb:

Hallo,

das lässt sich messen wenn man unter Belastung einen Oszi an die Dioden anschliesst oder sich die sägezahnähnliche Spannung am Siebelko ansieht. Diesere Effekt bewirkt auch, dass der maximale Diodenstrom deutlich grösser ist als der Ausgangsstrom des Netzteils (ca. Faktor 15 - IIRC).

Tip: Der Siebelko soll ja bewirken, dass die Brummspannung am Elko möglichst gering ist und die Ausgangsgleichspannung nur wenig schwankt.

Als Lektüre kann ich ein Buch zu Netzteilgrundlagen empfehlen, evtl. bieten Diodenhersteller auch Applikationen an.

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Bernd Mayer schrieb:

Nachtrag: hier habe ich gerade noch was auf englisch gefunden bei onsemi das "Linear and Switching Voltage Regulator Handbook":

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In Section 8, Designing The Input Supply, gibt es Diagramme und Formeln zum Thema.

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

"Frank Josiger" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@a34g2000cwb.googlegroups.com...

PLONK

--
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MaWin

Da kannst Du plonken solange Du willst: Seine Begründung mag zwar recht exotisch sein; da dieselbe Information allerdings bereits in Deinen Header-Zeilen steht

ist die Angabe in der Einleitungszeile in der Tat unnötig und redundant.

Gruß, Jürgen

--
GPG key: 
http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=J%FCrgen+Appel&op=get
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Jürgen Appel

MaWin schrieb:

Bei seiner Auslegung, bei dem das 2. Netzteil einen riesigen Eingangsspannungsbereich hat, könnte man wohl den Siebelko deutlich kleiner machen damit dürfte man auf 20-30% Stromflussanteil kommen und die Dioden nicht so quälen, Der Trafo dankt es mit einem besseren Wirkunsgrad. Auch wenn Schottkys bei 50A 0,7V verlieren. Silizium ist da vielleicht schon bei über 1V.

Trotzdem ist das Kaskadieren von Netzteilen natürlich unsinnig.

Michael

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Michael Rübig

MaWin wrote: [Stromausfall]

Schon mal überlegt, 370Vdc per Batterien zu erzeugen? Braucht hald einige (knapp 30) und ist relativ gefährlich, wenn man die Finger ranhält, dafür aber effizient. Du brauchst dann keinen Inverter mehr, sondern kannst den Rechner direkt ab DC speisen. Das Laden der Batterien geschieht am einfachsten über eine Boost-PFC. Vielleicht funktioniert diese Idee bei genau deinem Rechner nicht, aber im Regelfall sollte sie funktionieren (auch bei Netzteilen mit PFC). Ob der Eingangsgleichrichter etwas knapp dimensioniert ist, ist zu prüfen, da nun zwei Dioden deutlich mehr Strom abkriegen, als im AC-Betrieb.

Gruss

Claudius

Reply to
Claudius Zingerli

12% Verlust? Ganz sch=F6n viel! Ist das wirklich so schlimm? Gibt es=20 effizientere Ringkerntrafos oder ist der hohe Verlust bauartbedingt=20 (so wie ein Otto-Motor effektiv nur 34% in Bewegung umsetzen kann)?

Eisen? Ist in einem Ringkerntrafokern Eisen drin? Wobei man die 0,76=20 Watt wirklich nicht weiter beachten muss.

ne

Habs auch bemerkt. Eigentlich wird der Siebkondensator nur von der=20 Sinusspitze geladen. Je gr=F6=DFer der Kondensator, desto geringer der=20 Spannungsverlust (Brummspannung) w=E4hrend des Nichtladens und desto=20 brutaler der Strom beim Kondensatorkurzzeitladen. Das w=FCrde ja aber=20 auch hei=DFen, dass der Trafo nur kurzzeitig rechteckf=F6rmig belastet=20 wird und er den Rest der Zeit nur rum steht. St=F6rt diese=20 rechteckf=F6rmige Belastung nicht den wirksamen Betrieb des Trafos?

Weiterhin, die Dioden sind doch immer nach dem Ausgangsstrom=20 dimensioniert und so habe ich in der Vergangenheit auch immer=20 Netzteile aufgebaut. Also scheinen sich die Dioden an den paar=20 Millisekunden (eine Halbwelle dauert 10 ms und davon wird nur ein=20 Bruchteil belastet) mit brutal hohem Strom gar nicht zu st=F6ren!?

Gott ist das alles ineffektiv!

Wenn ich ein klassisches Netzteil aufbauen w=FCrde dann so eins:

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Das hat den Vorteil, dass nur eine einzige Diode im Stromfluss liegt=20 und deshalb nur einmel Uf (die Durchflussspannung) fl=F6ten geht.

Gru=DF Frank

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Frank Josiger

"Frank Josiger" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@k78g2000cwa.googlegroups.com...

Der Preis den du dann zahlst, sind eben ZWEI Wicklungen anstatt einer.

Die Diode kannst du auch durch einen aktiven MOSFET ersetzen. Der will natürlich auch gesteuert werden...

- Henry

--

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Henry Kiefer

Frank Josiger schrieb:

Ja.

Müsste man halt dickeren Draht verwenden, so er noch auf den Kern draufpasst. Oder gleich einen stärkeren Trafo.

Kalr ist da Eisen drin, ist ein Ringbandkern, aufgewickeltes Stahlband. Und weil dieser Verlust relativ gerig ist kann es sich lohnen einen überdimensionierten Trafo zu verwenden, so Größe und Gewicht (und natürlich Preis) keine Rolle spielen.

Aber sicher doch, Pi*Daumen braucht man für 100W Gleichstromleistung einen 150VA Trafo, eben weil der Strom ja Quadratisch in die Verlustleistung eingeht, und die Belastbarkeit von Trafos nur thermisch begrenzt ist.

Dieser Belastungsfall ist im Datenblatt meist erwähnt.

Deshalb nimmt man dann ja gute Schaltnetzteile, direkt 230VAC nach DC-Kleinspannung.

Trugschluss! Der Trafo hat ja pro Wicklung den doppelten Innenwiderstand, deshalb muss er noch stärker überdimensioniert werden. Lediglich bei sehr kleinen Ausgangsspannungen hat das Vorteile gegenüber einer Graetzbrücke.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

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