Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kapazitives Vorschaltgerät für LED


von Christof Rieger (Gast)


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Hallo Forengemeinde,

Ich habe die in der Anlage befindliche Schaltung aufgebaut und in 
Betrieb genommen. Läuft auch super und alle Bauteile bleiben kalt. Was 
mir aber sorgen macht ist ein möglicher Zustand beim Einschalten. C1 und 
C2 können vom letzten Betrieb noch geladen sein. Im einschaltmoment 
können somit Spannungen von bis zu 630 V am Gleichrichter anstehen. Der 
Gleichrichter ist auf ~250V ausgelegt ebenso sind die Transistoren auf 
350V Sperrspannung ausgelegt. Ich weiß das Halbleiter beim Überschreiten 
der Sperrspannung erstmal leitend werden, was aber nicht unbeding bei 
diesem Desigen kritisch ist. Die Frage ist nur reicht die Energie in C1 
und C2 aus um die Halbleiter beim Durchbruch dauerhaft zu schädigen. Bis 
jetzt läuft noch alles.

MfG
Christof Rieger

von Davis (Gast)


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Die 250 Volt Kondensatoren z. B. sind viel zu knapp ausgelegt. Nimm min. 
380 V Typen. Oder noch besser - Finger weg vom 230 V Netz.

von Christof Rieger (Gast)


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C1 und C2 sind Entstörkondensatoren die sogar für den Betrieb direkt zw. 
L und N konzepiert sind. Die machen mir keine Sorge !

von U. B. (Gast)


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So etwas gibt es zum Beispiel fertig beim blauen Klaus,
als "LED-Vorschaltplatine".

Der Aufbau ist oft ziemlich einfach:

Nach dem Netzkondensator (bestimmt natürlich den Strom, überbrückt mit 
Entladewiderstand) einfach eine Gleichrichterbrücke.
Zur Einschaltstrombegrenzung ist noch ein Reihenwiderstand vorgesehen.

von Christof Rieger (Gast)


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Klar geht das auch, aber Widerstand in Reihe und dann noch bei 
Kapazitiven Spannungsteiler bedeutet ordendlich unnötige 
Verlusstleistung. Ich hab mir die Anlaufverzögerung mit den Transistoren 
nicht ohne Grund ausgedacht.

von Matthias L. (Gast)


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Wenn die zu betreibende Last 27V, 300mA, also 8W hat, wäre es da nicht 
sinnvoller, über einen kleinen Sperrwandler mit einem IC TOP22x oder 
VIPER17 nachzudenken?

von Christof Rieger (Gast)


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Klar auch möglich.

Aber ich hab die Antwort bei Wikipedia gefunden.

http://de.wikipedia.org/wiki/Zweiter_Durchbruch

Die Zerstörung geht, immer rein von der thermischen Energie aus. Ein 
normaler Durchbruch erstreckt sich über den gesammten PN-übergang die 
Kennlinie entspricht einer Z-Diode. Also der Durchbruch selbst richtet 
erst mal keinen Schaden an. Angenommen der Durchbruchswiderstand liegt 
bei ca. 10 Ohm dann fließt ein Strompuls von satten 60 A. Eine 
Pulsüberlastung von 1:10 geht meistens noch aber ich meine mein 
Transistor kann nur 3A. Das ist dann schon kritisch.

@ Matthias

Das schöne ist ja dass ich im Betrieb nur ca. 0,7 W Verlustleistung in 
der Spannungsaufbereitung habe. Das ist weniger als 10 %.

von Dirk J. (dirk-cebu)


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Da will mal wieder einer das Kondensatornetzteil neu erfinden und hat 
absolut nichts kapiert. Faselt was von Durchbruch und Kennlinie und 
vergißt den Entladewiderstand an C1/2.

von Christof Rieger (Gast)


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Ah, da scheint jemand Ahnung von den “Schmutzefekten“ zu haben.
C1 und C2 ist jener.
http://www.reichelt.de/Funkentstoerkondensatoren/PAN-X2-1500N/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=129280;GROUPID=3157;artnr=PAN-X2-1500N
Mit welchem Ri darf ich in diesem Extremfall rechnen ?

von Christof Rieger (Gast)


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Wie groß sollte der Entladewiderstand sein ?

von spontan (Gast)


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Gegenfrage: Wie schnell willst Du diese Kondensatoren entladen?

Daraus ergibt sich doch ganz einfach der Widerstand.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Christof Rieger schrieb:
> Im einschaltmoment
> können somit Spannungen von bis zu 630 V am Gleichrichter anstehen.
Überleg das besser nochmal...
Wofür ist eigentlich der ganze Hokuspokus mit den 2 Transistoren?

spontan schrieb:
> Gegenfrage: Wie schnell willst Du diese Kondensatoren entladen?
Eher: Was sagt die Norm?
Die eigentliche Frage ist ja: wie lange darf nach dem 
ausstecken/abklemmen noch gefährliche Spannung an den 
Steckkontakten/Anschlussklemmen anliegen?

von U. B. (Gast)


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> Die eigentliche Frage ist ja: wie lange darf nach dem
> ausstecken/abklemmen noch gefährliche Spannung an den
> Steckkontakten/Anschlussklemmen anliegen?

Schön ...

Und wie lautet die Antwort ?

von Tagaktiver (Gast)


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Das wissen doch alle hier:
5 Sekunden

von Safety (Gast)


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Nach 1s muß U kleiner 34V sein (an berührbaren Steckerstiften, DIN EN 
60335: 2012)
Nach 1s muß U kleiner 60V sein (an berührbaren Steckerstiften, DIN EN 
60204: 2007)
Nach 5s muß U kleiner 60V sein (aktive Teile, oder Warnhinweis auf dem 
Gerät, DIN EN 60204: 2007)

von Matthias L. (Gast)


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>Nach 1s muß U kleiner 34V sein Nach 1s muß U kleiner 34V sein

Wenn ich mich nicht verrechnet habe, müsste dann der Parallelwiderstand 
etwa 145k sein.

von Christof Rieger (Gast)


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Das mit den Normen ist nochmal ein guter Hinweis. Da es eine fest 
verbaute Deckenlampe ist reichen also 5 sec 60V. Das beseitigt zwar 
nicht mein Problem wenn schnell hintereinander ausgeschaltet wird, ist 
aber gut zu wissen.

von Christof Rieger (Gast)


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Die Transistoren bilden eine Anlaufverzögerung. Sie sollen verhindern, 
dass beim Einschlten zu große Ströme fließen.

von Christof Rieger (Gast)


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Ich hab eien Lösung gefunden.
Die Bauteile kosten ca. 50 Cent und bringen nur ca. 3mW zusätzliche 
Verlustleistung.

R3 und C1 sind so ausgelegt, dass C1 sich nicht über die Triggerspannung 
von T2 aufladen kann solange die Netzspannung von ~230V anliegt. 
Unterbricht man nun die Versorgungsspannung so läd sich selbst bei einer 
Restladespannung von 48V, C1 nach spätestens 210ms auf die 
Triggerspannung des Diacs auf und der Triac wird gezündet. Über den R2 
wird dann die Restladespannung innerhalb von 30ms auf unter 22V 
entladen.

Damit wird die Schaltung auch Stehlampentauglich und mein Problem mit 
der Vorladung von C2 und C3 ist dann auch erledigt.

Selbst wenn der Triac mal unerwartet für eine Halbwelle zündet sollte 
das der R2 überleben.

LG
Christof Rieger

von Matthias L. (Gast)


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Also zumindest für die Übersichtlichkeit des Schaltplans bekommst du 
eine Sechs.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite



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Christof Rieger schrieb:
> Ich hab eien Lösung gefunden.
Warum brauchst du für ein stupides KONDENSATORnetzteil mehr Bauteile als 
andere für ein komplettes Schaltnetzteil?
Nach wie vor ungeklärt: was machen die Transistoren?
Die Simulation zeigt: nichts Spürbares...

> Selbst wenn der Triac mal unerwartet für eine Halbwelle zündet sollte
> das der R2 überleben.
Was ist das für ein Widerstand? Immerhin muss der eine Pulsleistung von 
24W...48W (je nach Rechenart) aushalten. Ein Schichtwiderstand packt das 
nicht, weil diese Energie so schnell nicht in den Widerstandskörper 
eingeleitet werden kann, sondern in der Widerstandsbahn gespeichert 
werden muss. Und weil diese Widerstandsschicht nur hauchdünn ist, kann 
die nicht viel ab...

von Christof Rieger (Gast)


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Hi Lothar,
lass dir mal den Stromfluss aus der Spannungsquelle (230V, 50Hz) 
plotten, dann siehst du was die Transistoren machen. Dazu auch mal mit 
einer Phasenverschiebung um 90 Grad starten.

Der Einwand mit dem Widerstand ist allerdings sehr berechtigt, ein 
Schichtwiderstand könnte in der Tat zu einem Problem werden.

LG Chrsitof

von holger (Gast)


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>lass dir mal den Stromfluss aus der Spannungsquelle (230V, 50Hz)
>plotten, dann siehst du was die Transistoren machen. Dazu auch mal mit
>einer Phasenverschiebung um 90 Grad starten.

Sieh dir mal mit einem Oscilloscope an was auf dem Netz los ist
wenn der Kühlschrank einschaltet oder dein Staubsauger.
Das ist alles nicht mehr sinusförmig. Das geht ungehindert durch
deine Kondensatoren als kapazitive Widerstände und sorgt für viel
Strom durch deine LED. Die wird nicht sofort sterben, aber lange halten
wird die auch nicht.

von Christof Rieger (Gast)


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Mit Sicherheit nicht. Die verwendete LÉD kann eigendlich 50W und dann 
muss der Störimpuls noch an den 2200 µF Kondensator vorbei.

@Lothar
Die Transistoren, die du ausgewählt hast haben eine viel höhere 
Stromverstärkung als die, die ich verwendet habe. Du müsstest den R1 
dann auf 1,8MOhm erhöhen.

von ArnoR (Gast)


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> lass dir mal den Stromfluss aus der Spannungsquelle (230V, 50Hz)
> plotten, dann siehst du was die Transistoren machen.

Wär es zuviel verlangt, dass du mal mit deinen Worten ausführlich die 
Funktion bzw. die gewünschte Wirkung erklärst?

von holger (Gast)


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>muss der Störimpuls noch an den 2200 µF Kondensator vorbei.

Träum weiter.

von Christof Rieger (Gast)


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Das hatte ich schon weiter oben erklärt.

Die Transistoren bilden den Anlaufwiderstand. Würde ich sie überbrücken 
und bei einem Phasenwinkel von 90 Grad die Schaltung anschalten so hätte 
ich im ersten Moment 315 V an einer fast rein kapazitiven Last, die 
entladen ist. Sprich einen extrem hohen Einschaltstrom.

T4 ist zuerst gesperrt. T3 hingeg wird im Einschaltmoment sofort über R4 
mit einen Basisstrom beaufschlagt. Damit beginnt sich T3 zu öffnen. Die 
Stromverstärkung von T3 ist nur etwar 8. Damit wird C4 mit einem Strom 
von weniger als 20mA geladen. Ist die Spannung über der LED und der D1 
nun soweit angestiegen, dass sie leitend wird so wird auch die B-E 
Strecke von T4 leitend, der dann zusätzlichen Strom an die Basis vom T3 
liefert. Damit steigt sehr schnell der Stromfluss durch C1, LED, D1 und 
T4, der wiederum T3 weiter öffnet. Das geht solange bis T3 Uce sat 
erreicht hat.

Somit wirkt jetzt T3 fast wie ein Kurzschluss und ich habe die 
Verlustleistungen nicht, die ein Anlaufschutzwiderstand mit sich bringen 
würde. Über D1, T3 und T4 fallen im Betriebszustand nur etwar 0,9V 
Spannung ab. Macht etwar 250mW Verlustleistung.

LG Christof

von Christof Rieger (Gast)


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@ Lothar Miller

Habe nochmal nach dem Widerstand geschaut.

Ein Metaloxidschichtwiderstand mit 2W sollte das ab können. Dann kostet 
die Entladeschaltung eben 60 Cent.

LG Christof

von Michael_ (Gast)


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Auf deiner Niedervoltseite bringt das nichts.
Bei Schaltnetzteilen werden 1-2 220KOhm auf der Hochvoltseite 
eingesetzt.
Also zwischen L hinter der Sicherung und N.

von Timm T. (Gast)


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Sollte die LED mal kaputtgehen: Viel Spass beim Versuch, die Füllung 
wieder in den Elko zu stopfen.

von Harald W. (wilhelms)


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Timm Thaler schrieb:

> Sollte die LED mal kaputtgehen:

...sollte man eine Crowbar am Ausgang haben. Wenn man dann alle
Bauteile zusammenzählt, kann man sicherlich auch gleich ein
Schaltnetzteil nehmen.
Gruss
Harald

von Christof Rieger (Gast)


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@Michael

Hier geht es um den R2 am Triac.

@Timm Thaler

Jo,
Die LED ist eine Matrix aus 5-Strängen zu je 10 LED.
Da die LED mit weniger als 20% ihrer maximal Leistung betrieben wird, 
wäre sogar noch ein Strang in der Lage die gesammte Leistung 
aufzunehmen. Ich glaube kaum, dass die LED bei diesem starken 
Unterlastbetrieb überhaupt in absehbarer Zeit den Löffel abgibt. Eher 
brechen die Lötstellen, aber das wäre genauso verhängnisvoll ;-)

LG Christof

von Chrsitof Rieger (Gast)


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Hallo

Bin heute endlich mal dazu gekommen die Entladeschaltung zusammen zu 
bauen.
(der vordere Teil des Schaltplans) Den R2 habe ich auf 2,7kOhm geändert.

In der Praxis entläd die Schaltung die Klemmspannung auf 15 V in 
Sekunden Bruchteilen.

Gelegentlich zündet der Triac auch beim Einschalten der Lampe für eine 
Halbwelle. Mit dem gewählten 2W Metalloxydwiederstand sollte der 
Konstrukt aber trotzdem Dauerbetriebsfest sein. Siehe Datenblatt oben.


LG Christof Rieger

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