Wie funktioniert diese Schaltung (Steckernetzeil, 5V, 1A)

[Stefan E. (essig)]

Hallo,

ich habe mich in letzter Zeit mit Hoch-/Tiefsetzstellern beschäftigt und 
möchte mich nun in Richtung komerzieller Lösungen für Schaltnetzteile 
informieren. Ich habe schon verschiedene Application Notes und 
Datenblätter zu Flyback Controllern gelesen, doch viele kleine Netzteile 
nutzen überhaupt keinen Controller.
Aus diesem Grund habe ich mal ein Netzteil von einem USB-Hub geöffnet 
und den Schaltplan gezeichnet, leider verstehe ich das Prinzip dieser 
Schaltung nicht.

Warum schaltet der Transistor überhaupt und was hat es mit der 
Verschaltung von C2, D2 und D3 auf sich? In welcher Richtung die Spulen 
gewickelt wurden kann ich leider nicht ohne weiteres prüfen ohne das 
Netzteil zu zerstören.

Gruß

[Hobbit (Gast)]

Stefan Essig schrieb:
> Warum schaltet der Transistor überhaupt und was hat es mit der
> Verschaltung von C2, D2 und D3 auf sich?

Versuch mal, C2 im Kopf zu laden.

[Stefan E. (essig)]

Um C2 zu laden muss ja die Spannung am negativen Anschluss niedriger 
sein als am positiven. Beim Laden fallen über D2 bzw D3 nochmal ca 0,7V 
ab und am Transistor ebenfalls. Dann führt die Leitung wieder zurück auf 
den positiven Anschluss des Kondensators. So wie ich das sehe kann der 
Kondensator nur geladen werden wenn es am 3. Anschluss des Trafos eine 
negative Spannung gibt, sehe ich das richtig?

[MaWin (Gast)]

Vielleicht hilft erst mal diese
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap7/Kapitel7.html#7.1

[Stefan (Gast)]

Im Einschaltmoment sorgt der Spannungsteiler R1/R3 dafür, dass der 
Transistor halb leitet. Dadurch fließt Strom durch die obere linke Spule 
des Transformators. Somit wird in der unteren linken Spule eine Spannung 
induziert (oben +, unten -). Dadurch wird das Potential von R3 erhöht. 
Die Spannung an der Basis des Transistors steigt, er leitet also besser.

Das setzt sich solange fort, bis der Transistor voll durchgeschaltet 
ist.
Währenddessen steigt der Strom durch den Transformator an, bis der Kern 
gesättigt ist.

Dann fällt die Spannung an der unteren linken Spule zusammen. Das 
Potential von R3 sinkt also wieder. Die Spannung an der Basis des 
Transistors sinkt, er leitet weniger. Das Magnetfeld baut sich wieder 
ab. Dadurch wird in der unteren linken Spule eine nun umgekehrt gepolte 
Spannung induziert. Das Potential von R3 sinkt also noch weiter ab.

Das setzt sich solange fort, bis der Transistor gar nicht mehr leitet 
und der Transformator ganz entladen ist.

C3 beschleunigt die Umschalt-Vorgänge.

Mit D3 und D2 stimmt vermutlich irgendwas nicht. Ich hätte jetzt spontan 
angenommen, dass C2+D3 verhindern sollen, dass die Spannung am unteren 
Ende von R3 zu weit in negative gerät. Aber irgendjemand muss den 
Kondensator auch wieder entladen, nur sehe ich da kein geeignetes 
Bauteil. D2 kann es nicht sein, wegen ihrer Polarität.

Vielleicht ist eine der beiden Dioden eine Z-Diode.

[Stefan (Gast)]

> So wie ich das sehe kann der Kondensator nur geladen werden wenn es
> am 3. Anschluss des Trafos eine negative Spannung gibt, sehe ich
> das richtig?

Genau.

[Jörg R. (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)]

Stefan schrieb:

> Währenddessen steigt der Strom durch den Transformator an, bis der Kern
> gesättigt ist.

Das sollte besser nicht passieren. Sättigung bedeutet geringe 
Induktivität der Primärspule --> sehr schneller Stromanstieg im 
Transistor während des Abschaltvorganges --> hohe Schaltverluste. Dazu 
kommen noch hohe Magnetisierungsverluste im Trafokern, was bei so 
kleinen Kernen aber kaum auffällt.

> C3 beschleunigt die Umschalt-Vorgänge.

C3 ist eher ein Koppelkondensator, der die Spannung der 
Rückkopplungswicklung niederohmig auf den Basiswiderstand R2 koppelt.
Ohne C3 währen zwischen Der Wicklung und der Basis von T1 über 5 k, 
sodass kein vernünftiger Basisstrom zustande käme; weder zum 
Durchschalten noch zum Ausräumen der Basis.

> Vielleicht ist eine der beiden Dioden eine Z-Diode.

Richtig, und zwar D2.
Die Schaltung entspricht dann ziemlich genau den ersten Schaltungen 
hier:
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap7_2/Kapitel7_2.html
Dort ist auch die Wirkungsweise der primärseitigen Spannungsregelung mit 
den Dioden D2 und D3 erklärt.

Jörg