Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 3.3V/20mA aus 230V-Netz


von Michael S. (rbs_phoenix)


Lesenswert?

Hallo zusammen.
Ich habe vor eine kleine uC-Schaltung zu bauen, die 3.3V und ca. 20mA 
(nicht dauerhaft) benötigt. Die Spannung will ich aus dem 230V-Netz 
beziehen. Wie stell ich das am besten an, wenn es so klein wie möglich 
und so effektiv wie möglich sein soll?

Mein erster Gedanke war ein kleiner Trafo mit möglichst wenig Volt 
Sekundärseitig und dahiner eine Einweggleichrichtung mit Elko und 
Linearregler bzw stepdown.
Doch so ein Trafo ist ja auch nicht grade klein.

Da dachte ich nur an die Gleichrichtung mit Elko und Stepdown. Doch dann 
muss Elko und Regler (+Spule) ja ~320V aushalten.

Eine andere Idee wäre eine Phasenanschnittssteuerung, die dann bei z.B. 
5V abschneidet (da dann auch die negative Halbwelle) und mit großem Elko 
glätten. Doch der uC, der die Steuerung gleich mit übernehmen könnte, 
braucht ja auch erstmal die Spannung, die er ja aber noch nicht hat.

Ich hatte auch mal eine Schaltung mit Gleichrichter, Widerstand und 
Z-Diode gesehen, doch dann ziehe ich ja die 20mA nicht nur bei den 3.3V 
sondern auch bei den 230V -> 4.6W -> Wirkungsgrad 1.4%

Wie würdet ihr das machen? Am meisten spricht mich die 
Trafo+Linearregler Lösung an, da es wenig Bauteile sind und somit die 
Größe des Trafos wieder ein bisschen reingeholt wird.

: Verschoben durch Admin
von spess53 (Gast)


Lesenswert?

Hi

>Wie würdet ihr das machen? Am meisten spricht mich die
>Trafo+Linearregler Lösung an, da es wenig Bauteile sind und somit die
>Größe des Trafos wieder ein bisschen reingeholt wird.

Die entscheidende Frage ist: Muss eine galvanische Trennung vorhanden 
sein? Wann ja bleibt dir nur der Trafo. Ansonsten Kondensatornetzteil.

MfG Spess

von Totenkopf (Gast)


Lesenswert?


von San L. (zwillingsfreunde)


Lesenswert?

Wenn du möglichst billig wegkommen willst, mein tipp:

Altes Handy Netzteil aausgraben / kaufen, dann hast die ganze Regelung 
ziemlich Kompakt, musst dir keine Gedanken machen um die Leistung und 
kannst aus den 5V  9V  12V oder was es da noch alles gibt ganz simple 
Spannungsregler verwenden. Wäre in meinen Augen das einfachste.

Geht es dir aber darum, möglichst alles selbst zu bauen, was nebenbei 
erwähnt auch teurer wird, würde ich dir auch zum Trafo mit Gleichrichter 
raten.

Hoffe konnte helfen

von Achim S. (Gast)


Lesenswert?

Michael Skropski schrieb:
> Ich hatte auch mal eine Schaltung mit Gleichrichter, Widerstand und
> Z-Diode gesehen, doch dann ziehe ich ja die 20mA nicht nur bei den 3.3V
> sondern auch bei den 230V -> 4.6W -> Wirkungsgrad 1.4%

Wahrscheinlich war auch noch ein Kondensator in Serie (aka 
Kondensatornetzteil). Dann sind die 4,6W keine Wirkleistung und der 
Wirkungsgrade kommt wieder in vernünftige Größenordnungen.

Michael Skropski schrieb:
> Wie würdet ihr das machen?

Z.B. so ein Teil kaufen:

http://www.conrad.de/ce/de/product/401815/Recom-International-RAC01-33SC-Netzteil-Modul-Printnetzteil-Schaltnetzteil-zur-Leiterplattenmontage-33-VDC-300-mA-1-W?ref=searchDetail

Der Wirkungsgrad wird bei der geringen Belastung nicht extrem gut sein, 
aber da es sich um Bruchteile von einem Watt handelt, kann man das 
verkraften.

von Wilhelm F. (Gast)


Lesenswert?

Michael Skropski schrieb:

> Mein erster Gedanke war ein kleiner Trafo mit möglichst wenig Volt
> Sekundärseitig und dahiner eine Einweggleichrichtung mit Elko und
> Linearregler bzw stepdown.
> Doch so ein Trafo ist ja auch nicht grade klein.

Wie genau müssen die 3,3V denn sein? Unter Umständen reicht es ja schon, 
einen Trafo zu finden, der die 3,3V direkt bereit stellt, ohne noch 
einen Regler dahinter. Vielleicht einen mit zwei gleichen Wicklungen, 
dann eine Mittelpunktgleichrichtung dran. Viele µC haben heute eine 
Spanne angegeben, z.B. von 2,7V bis 3,6V, oder gar 2,0V bis 5,5V.

Dieses brisante Teil mit Vorwiderstand und Z-Diode direkt an 
Netzspannung fand ich in einem Gerät tatsächlich auch mal. Dort wurde 
eine Schaltung mit CMOS 4000-ern damit betrieben, die ihrerseits über 
Thyristoren wieder eine Lichterkette aus Glühbirnchen am Netz 
ansteuerte. Aber auch 98% der Energie verheizt, der Vorwiderstand war 
etwas voluminöser. Insgesamt relativierte sich der Gesamtwirkungsgrad 
aber auf Grund der vielen Glühbirnchen.

Eines Tages knallte es natürlich, denn defekte Birnchen schließen sich 
immer kurz. Die Thyristoren waren in dem Fall quasi die Sicherungen.

von gnd3 (Gast)


Lesenswert?

Es gibt Trafos mit weniger als 0.2 Watt Leerlaufverlust:
https://www.buerklin.com/default.asp?event=ShowSE%28%29&search=34+C+664

Allerdings hast du damit mindestens 12V am Elko, also nochmal genauso 
viel Verluste im Linearregler.

Beim Größenvergleich darfst du die Isolationsabstände nicht vergessen. 
Mit einem Kondensatornetzteil müssen alle Bauteile vom Gehäuse bzw. 
berührbaren Teilen 6 bis 8 mm Abstand haben. Der Kondensator wird auch 
nicht soo klein, ich würde diesen empfehlen, weil der den 
Längswiderstand schon eingebaut hat:
http://de.farnell.com/evox-rifa/pmr209me6470m100/kondensator-klasse-x2-0-47uf-100r/dp/9717390

Und dann fehlt in der Schaltung hinter Totenkopfs Link eine Zenerdiode, 
sonst wird die Spannung am Elko sehr hoch, wenn deine Schaltung mal 
weniger Strom braucht. Sicherheitshalber sollte diese Diode den 
Einschaltstrom von 4A vertragen (ja, normal nimmt der Elko den auf, aber 
wenn der schon aufgeladen ist...) Damit scheiden auch 1N4148 für den 
Gleichrichter aus. Und dann gibt's noch kurze Überspannungsspitzen im 
Netz, 1000V sind da schnell erreicht.

Ich hab' übrigens nichts gegen Kondensatornetzteile, ich plane selbst 
gerade eins ein.

von Rudolph (Gast)


Lesenswert?

Wilhelm F. schrieb:
> denn defekte Birnchen schließen sich
> immer kurz.

Die sind wohl eher immer offen wie eine Sicherung.

von Wilhelm F. (Gast)


Lesenswert?

Rudolph schrieb:

> Die sind wohl eher immer offen wie eine Sicherung.

Nein, ich habe welche mit Kurzschlußbügel innen, die waren auch sehr 
üblich, z.B. an Weihnachtsbaumbeleuchtungen. Bei einer aus gefallenen 
Weihnachtsbaumkette sollten ja die restlichen Lampen weiter brennen, 
halt nur dann ein klein wenig heller.

Diese Lichterkette, die ich aus der Ramschwühlkiste kaufte, da waren 
alle 40 Birnchen verbrannt, und töteten am Ende die Ansteuerschaltung. 
Da war außer dem Vorwiderstand der Steuerlogik überhaupt nichts mehr 
ganz. Auf der Messe konnte man das leider nicht vor Ort testen.

Aber bei dem vollen Schrott bekam ich immerhin eine Idee, wie man den 
wieder auf baut.

von Fabian (Gast)


Lesenswert?

Ich nehme für sowas immer China-eBay-USB Netzteile, die ich zerlege... 
Sind dann 5V, aber diese lassen sich auch modifzieren, wenn man den 
Feedback Optokoppler entsprechend anpasst.

von Hans J. (step_up_mosfet)


Lesenswert?

Rudolph schrieb:
> Die sind wohl eher immer offen wie eine Sicherung.

Bei Glühbirnen habe ich bemerkt dass die Sicherung oft gleich mit kommt 
wenn man sie anschaltet und sie dann kaputt gehen.

Scheinbar wird während des Defekts, zwischen den Glühbirnenkontakten 
welche den Glühfaden halten, eine Plasmastrecke erzeugt die sehr viel 
Strom leiten kann und somit ein Kurzschluss (der zeitlich begrenzt ist) 
entsteht.

Dieser Kurzschluss kann deinen 10A oder 16A Triac oder deine Sicherung 
dann in Rauch auflösen.
Wenn dann der Triac oder die Sicherung defekt ist bricht der Stromfluss 
zusammen und der Plasmabogen erlischt.

: Bearbeitet durch User
von Wilhelm F. (Gast)


Lesenswert?

Hans Jelt schrieb:

> Dieser Kurzschluss kann deinen 10A oder 16A Triac oder deine Sicherung
> dann in Rauch auflösen.

In einem Billiggerät, was die Stromversorgung schon mit Vorwiderstand 
und Z-Diode erzeugt, gibt es keine Sicherung. Die Thyristoren waren nach 
den Lampenkurzschlüssen defekt, und das heißt, der Kunde soll ein neues 
kaufen.

Für die Weihnachtsbaumbirnchen waren da bei mir auch Thyristoren drin, 
TO-92, sehen wie Transistoren BC547 aus.

von Michael S. (rbs_phoenix)


Lesenswert?

spess53 schrieb:
> Hi
>
>>Wie würdet ihr das machen? Am meisten spricht mich die
>>Trafo+Linearregler Lösung an, da es wenig Bauteile sind und somit die
>>Größe des Trafos wieder ein bisschen reingeholt wird.
>
> Die entscheidende Frage ist: Muss eine galvanische Trennung vorhanden
> sein? Wann ja bleibt dir nur der Trafo. Ansonsten Kondensatornetzteil.
>
> MfG Spess

Nein muss es nicht. Das Kondesnatornetzteil guck ich mir mal an.

San Lue schrieb:
> Wenn du möglichst billig wegkommen willst, mein tipp:
>
> Altes Handy Netzteil aausgraben / kaufen, dann hast die ganze Regelung
> ziemlich Kompakt, musst dir keine Gedanken machen um die Leistung und
> kannst aus den 5V  9V  12V oder was es da noch alles gibt ganz simple
> Spannungsregler verwenden. Wäre in meinen Augen das einfachste.
>
> Geht es dir aber darum, möglichst alles selbst zu bauen, was nebenbei
> erwähnt auch teurer wird, würde ich dir auch zum Trafo mit Gleichrichter
> raten.
>
> Hoffe konnte helfen

Es geht nicht direkt ums selber bauen und minimale Kosten sollen es auch 
nicht werden. Es geht um den Platz. So klein wie möglich.
Anforderungen sind: es sollen normal 3.3V, max. 3.6V sein und das bei 
100uA Last bis hin zu 20mA. Wie das gemacht wird ist mir relativ egal. 
Es sollte keine Schaltung sein, die schnell mal abraucht.

gnd3 schrieb:
> Es gibt Trafos mit weniger als 0.2 Watt Leerlaufverlust:
> https://www.buerklin.com/default.asp?event=ShowSE%...

Der ist ansich schon zu groß. Ich dachte da an sowas:
www.reichelt.de/Printtrafos-0-33-0-5VA/150-06-1/3/index.html?&ACTION=3&L 
A=2&ARTICLE=1598&GROUPID=3312&artnr=150.06-1
Evtl flacher und dafür breiter.
Die resultierende Platine soll ansich 40x40mm sein oder kleiner, so 
flach wie möglich. Eine Seite Spannungserzeugung und die andere dann uC. 
Somit darf eine fertige Platine auch nicht größer und auch so flach wie 
möglich sein.

von Michael S. (rbs_phoenix)


Lesenswert?

Fabian schrieb:
> Ich nehme für sowas immer China-eBay-USB Netzteile, die ich
> zerlege...
> Sind dann 5V, aber diese lassen sich auch modifzieren, wenn man den
> Feedback Optokoppler entsprechend anpasst.

Ginge auch, wenn die Platinengröße passt.
z.B.: 
http://www.ebay.de/itm/Ladegerat-Netzteil-fur-Sansumg-Galaxy-S4-SIV-i9500-S3-I9300-Mini-S2-Note-2-N7100-/310708361043?pt=DE_Handy_PDA_Ladeger%C3%A4te_Dockingstationen&hash=item4857a95753

Ansich würde ich gerne das Ding nachbauen, gleich auf meiner Platine. Da 
ist mir egal, ob ich für 2€ dann das ganze Teil kriegen könnte, ich 
würde es (wegen Platzgründen) auch mit 5-6€ Materialkosten nachbauen.

: Bearbeitet durch User
von Rudolph (Gast)


Lesenswert?

Wilhelm F. schrieb:
> Nein, ich habe welche mit Kurzschlußbügel innen,

Glaube ich nicht, wie soll die Lampe überhaupt leuchten wenn parallel 
zum Widerstand des Glühfadens ein direkter Kurzschluss eingebaut ist?

von Rudolph (Gast)


Lesenswert?

Ein Varistor würde Sinn machen bei so Dingern wie den 
Weihnachtsbaumlämpchen, klingt aber irgendwie teuer.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Rudolph schrieb:


> Glaube ich nicht, wie soll die Lampe überhaupt leuchten wenn parallel
> zum Widerstand des Glühfadens ein direkter Kurzschluss eingebaut ist?

Der Kurzschluss wird erst dann wirksam, wenn eine bestimmte Spannung
überschritten wird. Es tritt dann eine Art Durchschlag ein. In der
Werbung nennt man das "Strombrücke".
Gruss
Harald

von Wilhelm F. (Gast)


Lesenswert?

Rudolph schrieb:

> Glaube ich nicht, wie soll die Lampe überhaupt leuchten wenn parallel
> zum Widerstand des Glühfadens ein direkter Kurzschluss eingebaut ist?

Die Birne schließt kurz, sobald der Glühfaden reißt, und dann spreizen 
sich die Anschlußbügel ein wenig.

Erschreckend, wie einfachste Kenntnisse verloren gehen.

von Rudolph (Gast)


Lesenswert?

Wilhelm F. schrieb:
> Die Birne schließt kurz, sobald der Glühfaden reißt, und dann spreizen
> sich die Anschlußbügel ein wenig.

Ah, eine mechanische Lösung.
Das widerspricht nur quasi allem Glühobst das ich bisher gesehen habe wo 
der Glühfaden kein straff gespannter Draht sondern eine lose aufgehängte 
Wendel war. Lose aufgehängt vor allem auch weil der 
Temparatur-Unterschied ziemlich heftig ist und somit der Glühfaden einer 
gewissen Wärme-Ausdehnung unterliegt.

von Hans J. (step_up_mosfet)


Lesenswert?

Ich habe für sowas spezielle 5V Schaltnetzteile die ein Feature haben, 
sie erzeugen bei geringer Last ein Surren/fiepen (je nach Last), das ist 
recht unangenehm ... hat aber den Vorteil dass der Regler die Energie 
nur in größeren Portionen herstellt und bei geringer Last also fast 
nicht mehr läuft.

Vorteil: Der MosFET ist also fast immer aus bei geringer Last und 
deshalb ist das Netzeil auch schön kühl.

Nachteil: Das erzeugt einen starken Rippel auf der Leitung den man recht 
schlecht mit passiven Filtern wegfiltern kann da die Periodenlänge so 
lang ist. Man braucht also z.B. einen 3.3V Spannungsregler dahinter.

Die Schwierigkeit bei solchen Sachen liegt darin den Eigenverbrauch des 
Reglers stark zu senken.

Ich halte nichts von Kondensatornetzteilen, aber sie sind recht einfach 
und billig.

von Wilhelm F. (Gast)


Lesenswert?

Rudolph schrieb:

> Das widerspricht nur quasi allem Glühobst das ich bisher gesehen habe

Also sagen wir mal so ab dem WW2 bis gut nach 1990 war das jedem 
bekannt, daß Lichterkettenlampen z.B. für den Weihnachtsbaum so sind.

Der Kurzschluß hatte auch den Vorteil, daß man die defekte Birne in der 
Lichterkette sofort sah, und die Kette weiter leuchtete, anstatt alle 
Birnen in der Kette abzusuchen.

von Rudolph (Gast)


Lesenswert?

Wilhelm F. schrieb:
>> Das widerspricht nur quasi allem Glühobst das ich bisher gesehen habe
>
> Also sagen wir mal so ab dem WW2 bis gut nach 1990 war das jedem
> bekannt, daß Lichterkettenlampen z.B. für den Weihnachtsbaum so sind.

Ach, die Lämpchen werden seit dem WW2 über die mechanische Lösung mit 
dem gespannten Draht bei Ausfall kurzgeschlossen? Ja nee, ist klar.
Ansonsten falsch zitiert...

http://de.wikipedia.org/wiki/Strombr%C3%BCcke

Die Strombrücke war richtig als Hinweis.
Das wird also erst ein Kurzschluss wenn durch den Wegfall des Glühfadens 
die Spannung steigt.

von Wilhelm F. (Gast)


Lesenswert?

Rudolph schrieb:

> Ach, die Lämpchen werden seit dem WW2 über die mechanische Lösung mit
> dem gespannten Draht bei Ausfall kurzgeschlossen? Ja nee, ist klar.

Aber du scheinst es ja hier verstanden zu haben:

> http://de.wikipedia.org/wiki/Strombr%C3%BCcke

;-)

Der WW2 hat einfach nur folgende Bewandtnis:

Davor hatte niemand einen elektrischen Weihnachtsbaum.

von Rudolph (Gast)


Lesenswert?

Wilhelm F. schrieb:
> Aber du scheinst es ja hier verstanden zu haben:

Du nicht. "Ansonsten falsch zitiert..."

von Gauß (Gast)


Lesenswert?

Also die Strassenbahnglühbirnen für den Innenraum hatten bis Indie 
Neunziger Jahre einen Werkstoff welcher bei Ausfall des Glühwendels 
niederohmig wurde und so die in Serie geschalteten Lampen wetterleuchten 
ließ .

von Marius S. (lupin) Benutzerseite


Lesenswert?

Michael Skropski schrieb:
> Ansich würde ich gerne das Ding nachbauen, gleich auf meiner Platine.

Dann mach das doch. Schau mal bei powerint.com nach Reglern, die 
Übertrager bekommt man auch fertig.

Vielleicht findest du hier noch was:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Controller_an_230V

: Bearbeitet durch User
von Scan M. (scanme)


Lesenswert?

Hi,

wenn es kompakt sein soll wäre folgendes eine Idee:

http://de.farnell.com/jsp/search/productdetail.jsp?sku=1772160

Die gibts in verschiedenen Leistungsklassen/Größen und Spannungen. Auch 
stabilisiert 3.3V direkt an AC230V.

von Michael S. (rbs_phoenix)


Lesenswert?

Scan Me schrieb:
> Hi,
>
> wenn es kompakt sein soll wäre folgendes eine Idee:
>
> http://de.farnell.com/jsp/search/productdetail.jsp...
>
> Die gibts in verschiedenen Leistungsklassen/Größen und Spannungen. Auch
> stabilisiert 3.3V direkt an AC230V.

Oh ja, die sehen gut aus. Ein bisschen teuer, aber man müsste ja auch 
für die anderen Netzteile Teile kaufen.
Ich werd mir so ein Ding mal zulegen, sowie auch so ein billig 
China-eBay-USB-Ladegerät. Dann gucke ich, was ich besser gebrauchen 
kann.

Vielen Dank.

Sollte jemand aber noch eine Idee haben, gerne her damit.

von Norbert L. (norbert_l64) Benutzerseite


Lesenswert?

Scan Me schrieb:
> wenn es kompakt sein soll wäre folgendes eine Idee:
>
> http://de.farnell.com/jsp/search/productdetail.jsp?sku=1772160

Prüfe mal, ob die ein Netzeingangsfilter beinhalten. Evtl. brauchst du 
dieses noch, so mit Stromkompensierter Drossel und X- und 
Y-Kondensatoren.

: Bearbeitet durch User
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.