Schaltnetzteil: Funktion der Schaltung

[Hannes W. (hannes_w)]

Hallo,

durch einen Kurzschluss am Ausgang ist mir ein Schaltnetzteil 
(Netzspannung auf 12V DC 1.5A) kaputt gegangen, was ich auch schon 
repariert habe (alle Halbleiter auf der Primärseite hatten den magischen 
Rauch ausgehaucht).

Die genaue Funktion der Schaltung ist mir noch nicht ganz klar, obwohl 
ich schon etwas in Spice simuliert habe. Die Simulation in Spice ist 
auch etwas haarig, da sie oft von Bauteilwerten abhängt und nicht immer 
funktioniert, also schaltet.

Die Topologie habe ich mal als Flyback identifiziert. Die Funktionen von 
F1, Brückengleichrichter (D1-D4), PTC R7 und C1 auf der Primärseite sind 
klar. Auf der Sekundärseite ist D7 Gleichrichtung (C8 parallel zur 
Bedämpfung der Schwingung beim Abschalten der Diode) mit Glättung in C3. 
LED D8 mit R8 dient als Betriebsanzeige und mit D9 wahrscheinlich auch 
als minimale Last.

R13/R15 bildet einen Spannungsteiler auf 2.5V wenn die Spannung über C13 
12V beträgt. Damit wird der TL431 gefüttert, der über den Optokoppler 
(EL817) die Istgröße an die Primärseite weitergibt. Hier stellen sich 
mir zwei Fragen:
1) Dient R14 nur zur Strombegrenzung durch den Optokoppler/TL431, oder 
hat er noch eine andere Funktion? Wenn man diese Schaltung entwirft, wie 
bemisst man R14? Der TL431 kann bis zu 36V bei 1 bis 100mA ab; der OK 
nimmt sich bis zu 1.4V Flussspannung für die LED bei maximal 50mA. R14 
limitiert den Strom auf ca. 10mA. Beeinflusst man damit die Rückkopplung 
oder ist der Einfluss vom maximalen Strom durch den OK eher von geringer 
Bedeutung?
2) Wozu dient C12? Ich könnte mir vorstellen, C12 soll die Antwort auf 
kurzzeitige Laständerungen dämpfen bzw. Unterdrücken um die 
Regelschleife stabil zu halten. Ist das korrekt? Wie wird C12 bemessen?

Nun zur Primärseite: Ich nehme an die Kombination aus D5/R1/C2 soll 
Schwingungen des Schwingkreises aus der Streuinduktivität des Trafos und 
der Sperrschichtkapazität des FETs bedämpfen. R4 soll wohl als Shunt 
dienen. D6 und C7 richten die Hilfsspannung gleich und glätten diese.

Ich bin mir aber unsicher, wie die Gate-Ansteuerung funktioniert. Ich 
würde denken R2 lädt das Gate auf, um den Wandler einzuschalten. Ist der 
FET leitend fällt über R4 eine Spannung ab, deren Änderung über C6 auf 
die Basis von Q2 eingekoppelt wird und diesen durch schaltet. Q2 
schaltet Q3 durch und dieser entlädt das Gate über die Basis von Q2 bzw. 
R6/R4.
Durch die Abschaltung wird auf der Sekundärseite und der Hilfswicklung 
eine Spannung induziert.
Der Optokoppler kann einen Strom aus der Hilfswicklung durch die Basis 
von Q2 fliessen lassen und somit den FET vorzeitig sperren, wenn die 
Ausgangsspannung von 12V erreicht ist oder überschritten wurde.
Wird nun das Gate erneut über R2 geladen oder über D6/R3/C5? Wozu dienen 
R2/C5?
Kann es sein, dass der Wandler nicht mit fester Frequenz arbeitet 
sondern je  nach Belastung die Frequenz ändert?

Hat jemand eine einfache Idee, wie man eine Ausgangsstrombegrenzung 
realisieren bzw. die On-Time des FETs begrenzen kann, damit das Teil 
nicht sofort wieder in Rauch aufgeht, wenn der Ausgang mal kurz 
geschlossen wird?

Ich hoffe mir kann jemand meine Fragen beantworten.

Viele Grüße.

[Philipp M. (pm_siggi)]

Zur Strombegrenzung kann man den Strom über Masse messen und dann 
mittels Komparator/Opamp mit der Referenz vergleichen. So wirds dann in 
Laptopnetzteilen gemacht, hab ich mittlerweile schon 3 mal gesehen. OP 
ist ein LM358, 2,5V Vref und in die Masseleitung ein Shunt. Das 
Ausgangssignal steuert dann den OK an.


Phil

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Q2 und Q3 bilden einen Thyristor nach:
http://www.elektroniktutor.de/bauteile/thyrist.html
Der wird vom zu hohen Strom oder von zuviel Sekundärspannung 
eingeschaltet.

[Hannes W. (hannes_w)]

Philipp M. schrieb:
> Zur Strombegrenzung kann man den Strom über Masse messen und dann
> mittels Komparator/Opamp mit der Referenz vergleichen.
> Das Ausgangssignal steuert dann den OK an.

Dafür bräuchte ich dann aber einen zweiten OK, oder? Ich könnte mir zwar 
Vorstellen, den Ausgang des Komparators mit einer Diode zwischen OK und 
R14 zu legen, aber damit nimmt man im Überstromfall die Spannung vom 
TL431 weg. Damit könnte der Übergang vom CC in den CV-Modus haarig 
werden, oder?

Lothar Miller schrieb:
> Q2 und Q3 bilden einen Thyristor nach:

Ah, Danke! Jetzt sehe ich es auch.

Lothar Miller schrieb:
> Der wird vom zu hohen Strom oder von zuviel Sekundärspannung
> eingeschaltet.
Also bei Ube = 0.65V und R4 = 8.2V wird der Strom durch den FET auf 
~80mA begrenzt.
Aber zumindest einmal hat das nicht funktioniert - was genau könnte da 
passiert sein?

[Philipp M. (pm_siggi)]

Ja, die Schaltung müsste man warscheinlich noch ein wenig ummogeln. Habe 
dir mal einen Schaltplan von einem Laptopnetzteil beigefügt.

Phil

[Hannes W. (hannes_w)]

Ok, Vielen Dank.