Netzgerät mit ~12 V, ohne Mindestlast und hohem Wirkungsgrad

[katze_sonne]

Hallo,

zur Zeit Suche ich ein Netzteil, dass folgende Anforderungen erfüllt:
-es muss leicht verfügbar sein (also nicht eine einmalige Auktion in der Bucht, sondern bei Reichelt, Conrad usw.)
-Wirkungsgrad 90 % + (ich weiß, dass klingt etwas utopisch, evt. auch 82 % +, aber um wirklich sparsame LED-Beleuchtungen zu bauen ist das wieder etwas kontraproduktiv...)
-Spannung: 11,5 V oder 12 V (bei letzterem aber einen Wirkungsgrad mit 86 %+)
-keine Mindestlast (oder meinetwegen auch 3 W Mindestlast, aber nicht mehr)
-hohe Maximallast (je mehr, desto besser, am besten > 5 A)
-Preis <30 €

Um mal zu zeigen, dass die Anforderungen nicht vollständig unmachbar sind, hier: http://www.reichelt.de/?ARTICLE=40453

Die häufigsten Probleme sind: Keine Angabe des Wirkungsgrades und eine hohe Mindestlast (20VA). Aber man hat nur selten LEDs mit mehr als 20 W Leistung an...

EDIT2: Er muss stabilisiert sein...

Gruß,
katze_sonne

EDIT: Wechselspannung kann man ja auch Gleichrichten, ist also daher nicht das Problem - wäre zwar besser gleich Gleichspannung zu haben, aber notfalls geht es auch so.
Z.B. das hier: http://www.reichelt.de/?ARTICLE=57487 hat wieder einen zu geringen Wirkungsgrad... Nur mal als weiteres Beispiel...

[_nabla]

Wie schauts denn mit einem "normalen" Trafo? Ist zwar etwas old-school, aber der Wirkungsgrad ist gut?!?

[Sailor]

Der wird aber auch erst mit einem sehr guten Gleichricher effizient. Selbst mit Schottky-Dioden kommst Du bei 12 Volt nur in die Gegend von 90%. Dann ist immer noch keine Stabilisierung vorhanden, wobei die bei einem genau definierten Projekt auch nicht unbedingt erforderlich ist.

[Beatbuzzer]

Ringkerntrafos erreichen bei mittelstarker Auslastung (um 50%) sehr hohe Wirkungsgrade. Auf jeden Fall über 90% bis hin zu 98%. Für das optimale Betreiben von Fertigspots, welche für den Betrieb an Wechselspannung geeignet sind, wären diese also ideal.

Wenn allerdings noch ein Gleichrichter benötigt wird, dann sieht es, wie Sailor schon andeutete, anders aus.
Hier sind wir wieder beim Thema MOSFET-Gleichrichter für 0V drop.
Aber selbst, wenn nur mit Schottkydioden gearbeitet wird, läge man mit einem Ringkerntrafo schon über vielen Schaltnetzteilen vom Wirkungsgard her.

Die Stabilisierung kann man auch aus dem Grund weglassen, weil ein Ringkerntrafo ziemlich "hart" ist. das heisst, seine Spannung bricht unnter Belastung weniger stark ein, was also geringe Schwankungen in der Versorgung zur Folge hat.

Solange wie es nur einen einzigen Belastungszustand gibt, kann man die Schaltung ja eh optimal auf die dann herrschende Spannung anpassen. Aber wenn mehrere LED-Schaltungen an einer Versorgung hängen, sollte man schon beachten, dass es einen Spannungsunterschied zwischen geringster (nur eine Schaltung) und maximaler (alle Schaltungen) Auslastung gibt.

[katze_sonne]

Ich habe mal ein weiteres Kriterium hinzugefügt: Der Trafo / das NT muss stabilisiert sein...
Ich möchte daran gerne mehrere Schaltungen betreiben, die auch mal - evt. nur zum Teil - ausgeschaltet werden... Mein Konzept: 1 NT, alle LED-Leuchten daran hängen (die aber noch zum Großteil in Planung sind ) - also im Prinzip das hier im Forum schon öfter angesprochene, als "eigentlich beste Lösung" (eigentlich, weil es - noch - niemand / kaum jemand hat) bezeichnete "12-V-Lichtnetz"... oder wie auch immer man das bezeichnen kann...

Gruß,
katze_sonne

P.S.: Schonmal vielen Dank für eure Antworten

[Sailor]

Dann kommen nur noch Schaltnetzteile in Frage, wenn´s absolut stabil sein soll. Und wenns relativ günstig sein soll geht´s wohl in Richtung Computernetzteil.

Bei einem 12 Volt Hausnetz musst Du die Leitungen reichlich dimensionieren, sonst geht Dir ein Teil der teuer erkauften Effizienz wieder verloren.

Wenn Du die Beleuchtung ohnehin selbst bauen möchtest, rate ich zu einer höheren Gleichspannung, evtl. 24 Volt (da warte ich noch auf eine Neue Norm im KFZ-Bereich), um die die Gleichterverluste und die Leitungsverluste bei vertretbarem Aufwand möglichst gering zu halten.

[katze_sonne]

Bei einem 12 Volt Hausnetz musst Du die Leitungen reichlich dimensionieren, sonst geht Dir ein Teil der teuer erkauften Effizienz wieder verloren.

Naja... Hausnetz ist dann doch wieder etwas übertrieben Eher 12V-1-2-Zimmernetz... (sprich:ZwölfVoltEinBisZweiZimmerNetz)...

Und wenns relativ günstig sein soll geht´s wohl in Richtung Computernetzteil.

Aber irgendwie meine ich, mal gelesen zu haben, dass die Dinger meist eine Mindestlast haben?

Wenn Du die Beleuchtung ohnehin selbst bauen möchtest, rate ich zu einer höheren Gleichspannung, evtl. 24 Volt (da warte ich noch auf eine Neue Norm im KFZ-Bereich), um die die Gleichterverluste und die Leitungsverluste bei vertretbarem Aufwand möglichst gering zu halten.

Da ist das Problem: 3 LEDs in Reihe geht ja noch bei 12 V. Aber in den seltensten Fällen hat man 6 LEDs in Reihe... Ich hatte gedacht, für Lampen mit nur einer LED könnte man den PR4101 nehmen... Aber da der auch 3 € + Versand kostet... Da dürfte das dann schnell relativ teuer werden wenn man für jede Lampe einen davon braucht...

[Beatbuzzer]

Und wenns relativ günstig sein soll geht´s wohl in Richtung Computernetzteil.

Aber irgendwie meine ich, mal gelesen zu haben, dass die Dinger meist eine Mindestlast haben?

Ich hatte noch keins, dass nicht ohne einen angeschlossenen Verbraucher problemlos lief. Auf der Platine sind parallel zu den 5V und 12V Lastwiderstände geschaltet, die ein hochlaufen der Spannung verhindern.
Ein Problem wird eher der Wirkungsgrad sein. Die günstigen Netzteile haben nie im Leben >90%. Wenn es welche gibt, die einen solchen Wert erreichen, dann kosten sie auch entsprechend mehr.
Zur Stabilität von PC-Netzteilen gibt es auch noch was anzumerken. Da alle Spannungen über einen Übertrager transformiert werden, wird die Lastausregelung bei den meisten Netzteilen über die 5V-Leitung vorgenommen.
Es kann also schon mal vorkommen, dass die 12V gar nicht so stabil sind, wie man meint...

Im PC ist das egal, denn man belastet dort beide Spannungen und so regelt sich das einigermaßen hin. Wird allerdings nur die 12V Leitung belastet und dann auch noch mit dem möglichen Strom, können 11V unterschritten werden.

[Sailor]

Damit wären die 5 Volt doch schon für die LED´s in unmittelbarer Nähe des Netzteils prädistiniert.

Zu den Leitungen bei angenommenen 20 Metern Länge (10 m hin und 10 m zurück):

1,5 mm²: Spannungsverlust bei 0,7 A > 0,15 V, bei 3 A > 0,7 V und bei 10 A fast 2,4 Volt
2,5 mm²: Spannungsverlust bei 0,7 A fast 0,1 V, bei 3 A > 0,4 V und bei 10 A > 1,4 Volt
4,0 mm²: Spannungsverlust bei 0,7 A > 0,06 V, bei 3 A > 0,26 V und bei 10 A fast 0,9 Volt

Ob sich dann bei 1,5 mm² noch ein stabilisiertes Netzteil lohnt, wenn allein durch Spannungsverluste in der Leitung die beste Stabilisierung ad absurdum geführt wird?

Bei den kleinen Spannungen und den daraus resultierenden Strömen muss dier Dicke der Leitungen unbedingt Beachtung geschenkt werden!

[CRI 93+ / Ra 93+]

Ich empfehle auch Ringkerntrafos, die kommen auf über 90%. <EDIT> Aber erst ab einer gewissen Leistung - bei 30 VA leider noch nicht, da geht's nur bis 88% </EDIT>
Um die weiteren Verluste gering zu halten wären 24V oder sogar mehr anzuraten und ein Schottky-Dioden-Gleichrichter, da kann man auf bis zu 0,7V drop (durch beide Dioden) herunter kommen. MOSFET-Gleichrichter "aktiver Gleichrichter"/"Synchrongleichrichter" wäre sicher auch eine Option, aber deutlich aufwändiger.
Für Leuchten mit weniger Spannung müsste man dann mit einem Schaltregler weiter runter, der sollte idealerweise auch >90% Wirkungsgrad haben.

Du musst allerdings beachten, dass bei 12V~ nach einer Siebung der Gleichspannung, diese sich bei Umax und nicht bei Ueff befindet, also 12 * Wurzel(2) = 16,970562748V, das minus 0,7V ergibt 16,270562748 V --- also ideal um genau 5 LEDs mit je 3,1 bis 3,2 V in Reihe daran zu betreiben (meine LEDs liegen alle in diesem Bereich, sind aber auch alles warm-weiße, oft lese ich hier allerdings von 3,5V...) Jedenfalls bis 3,2V pro LED ist es kein Problem, falls die LEDs tatsächlich 3,2V haben wären noch 270 mV an einer linearen Low-Drop-KSQ zu verheizen, bei 3,0 V pro LED wären 1270 mV zu verheizen --- ein Schaltregler ist hier Unsinn und bei so wenig drop entweder gar nicht nutzbar oder auch nicht effizienter.
Vermutlich ergibt sich - je nach überdimensionierung des Trafos - unter Last eine geringfügig niedrigere Spannung als Wurzel(2) * 12 - 0,7, da der Trafo ja nur bei Umax wirklich belastet wird, das dann aber mit einem Vielfachen der mittleren Leistung.

Ringkerntrafos sind wirklich bis zu ca. 80% Belastung fast so stabil wie ein Fels in der Brandung, was die Spannung angeht. Je höher die Maximalleitungs, desto "härter", also stabiler und auch um so effizienter. Ein 30VA-Ringkerntrafo hat AFAIR so ca. 1,4 W im Leerlauf und ein 800VA-Trafo 4,5 W. Für maximale Effizienz sollte man sie im Bereich 20-70...80% betreiben. Nur bis 50% muss eigentlich nicht sein.

Ringkerntrafos gibt es dauerhaft bei http://www.pollin.de , Hersteller ist EagleRise, ein sehr großer Chinesicher Hersteller, der sich mit Transformatoren jeder Größe befasst und der auch die Schaltnetzteil-KSQs herstellt, die es hier im Shop gibt. http://www.eaglerise.com

Das 11,5V-Halogen-Netzteil, das Du bei Reichelt verlinkt hast kommt auf die 93-95% Wirkungsgrad sicherlich nur, weil Wechselspannung rauskommt (nehme ich jedenfalls an). Dieser Wirkungsgrad wäre auf jeden Fall Rekordverdächtig, das würde ich gerne mal nachmessen...

[Beatbuzzer]

Ein Punkt sollte noch erwähnt werden:
Weil die Ringkerntrafos wie schon erwähnt ziemlich hart sind, ziehen sie beim Einschalten einen hohen Strom, der solange überhöht bleibt, bis der Trafo "sich eingeschwungen" hat. Es können schon ein paar Halbwellen vergehen. Je nach Leistung des Ringkernes findet das die Sicherung, an der die entsprechende Steckdose hängt, gar nicht so lustig und quittiert das mit auslösen.
Es muss nicht immer passieren, kann aber. Kommt drauf an, wann man den Trafo zuschaltet. Im Nulldurchgang der Netzspannung passiert nichts. Aber das kann man ja vorher nicht sehen
Ich habe mir mal einen 2kW Stelltrafo gekauft. Der haute die Sicherung regelmäßig beim Einschalten raus. Jetzt ist allerdings ein Heissleiter eingebaut, und das problem beseitigt.
Ob die von Pollin bereits einen integriert haben, weiss ich nicht. Aber man muss damit rechnen, dass man noch einen einbauen muss.

[Borax]

...2kW Stelltrafo...
Da wundert mich nix mehr Bei mir reichte auch ein 300VA Standard-Halogen-Ringkerntrafo um hin und wieder die Sicherung zu schmeißen (inzwischen ist da auch ein NTC davor). AFAIK ziehen schon Ringkerntrafos mit mehr als 100VA beim Einschalten problemlos Ströme von über 16A (also könnte Dein 2kW Trafo es schon auf 100A Einschaltspitze bringen)
@katze_sonne
Das ganze macht aber wirklich nur Sinn, wenn überwiegend auch Last da dran hängt. Ansonsten fährst Du mit mehreren kleineren ggf. auch 'schlechteren' Netzteilen möglicherweise besser, wenn immer nur ein Teil davon 'an' ist.

[Fasti]

Hallo,

@ beatbuzzer: Bei einem Ringkerntrafo passiert auch beim schalten im Nulldurchgang mitunter ein höherer Einschatstromstoß als wenn zum richtigen Zeitpunkt an einem Scheitel eingeschaltet wird. Die Ursache dafür liegt an der Restremanenz im Kern des Trafos. War diese Restremanenz zB negativ, weil der Trafo vorher in der negativen Halbwelle ausgeschaltet wurde und man schaltet dann im Nulldurchgang ein und die Welle steigt positiv an, so wird der Einschaltstromstoß sogar noch größer als wenn er zB in der negativen Halbwelle eingeschaltet h. Damit dies nicht passiert gibt es entweder spezielle Vorschaltgeräte, welche aber teuer sind und für die hier gebrauchten Leistungsklassen totaler overkill sind, oder man nimmt einfach einen NTC. Auf www.elektronik-kompendium.de gibts auch eine Schaltung, wo der NTC nach einiger Zeit weggeschaltet wird, damit die Verluste nicht zu groß werden. Hier ist der Artikel dazu: http://www.elektronik-kompendium.de/pub ... onilim.htm

Nur zur Info ein Ringkerntrafo mit 1,5kVA produziert einen maximalen Einschaltstromstoß von über 330A.

Grüße

Fasti

[Solarki]

Ich habe hier einen Trafo mit 15VA von Reichelt der hat 0,15W Verlust im Leerlauf.
Das ist kein Messfehler gemessen mit einem LMG95 von ZES
Eine Ringleitung mit 24V ist eine gute Sache um erheblich Strom zu sparen wenn der dann
noch von Solarmodulen kommt. Ersetzt wird damit Ladegerät Handy, Telefon, Ladegerät
PEDELEC, Betriebsspannung für mehrere LED Lampen, Alarmanlage, Ladegerät Digitalkamera.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Ist Dein Trafo von Reichelt ein Schaltnetzteil? Die merken im Leerlauf --- wenn sie halbwegs was taugen --- eigentlich, dass keine Last anliegt und tackern ihren Übertrager mit nur ganz kurzen Pulsen in ganz langen Abständen an. Z.b. brauchen die Ladegeräte von SonyEricsson so ab der K750i-Ära nichtmal 100 mW im Leerlauf (beim Laden bis etwas über 4 Watt, mit voller werdendem Akku immer weniger), auch die neueren winzigen Nokia-Ladegeräta bewegen sich in dem Bereich. Wenn die Ladegeräte aber was zu tun haben, dann deutet mir die zu fühlende Erwärmung auf eher unter 80% Wirkungsgrad hin, gemessen habe ich es allerdings noch nicht. (man kann sich da glaube ich auch leicht täuschen, die Dinger sind ja doch sehr klein und auf so wenig Raum fühlen sich auch 1,5 Watt Verlust schon nach sehr viel an)

Ein konventioneller Trafo mit 15 VA und 150 mW im Leerlauf ist für mich eigentlich nicht vorstellbar. Bei 30V messe ich bereits 1,4 Watt im Leerlauf.

Allerdings ist dein LMG95 vermutlich doch nochmal etwas genauer (und mit über 3000 € erheblich teuerer) als das "schedderige" 550-Euro-Hameg, auf das ich Zugriff habe

Datenblatt LMG95 von ZES - ZIMMER Electronic Systems (Genauigkeit 0,01% bei 50 Hz)
Datenblatt HM8115-2 von HAMEG (Genauigkeit bei der Wirkleistung +/- 0,5% im Bereich 20 Hz bis 1 kHz)

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In der Tat benötigt fast kein modernes Gerät Netzspannung, nur Herd, Waschmaschine, Durchlauferhitzer, Staubsauger, Heizlüfter, Kühlschrank und ähnliche "fette Oschis" sind direkt mit Netzspannung am besten Bedient. Sobald etwas Elektronik drinsteckt muss man aber fast immer erstmal runtertransformieren (LED-Beleuchtung mit High-Power-LEDs) oder wenn nicht das zumindest mehr oder weniger komplizierte Maßnahmen ergreifen, um mit der Netz- (und dann auch noch Wechsel-)spannung klarzukommen, z.B. bei Energiesparlampen.

Ein paralleles 42V-Gleichspannungs-Netz in Haushalten hätte man schon vor Jahren einführen sollen, da könnte man dann mit Schaltreglern sehr Effizient und kostengünstig heruntertransformieren.
Die Autoindustrie plant auch schon seit über 10 Jahren an einem 42V-Bordnetz, Hauptproblem ist wohl, dass sich nicht mehr erlöschende Funkenstrecken an Schaltern oder halb losen Steckern bilden können, die eine Brandgefahr darstellen. Es ist also im Detail keineswegs so simpel, wie man erstmal meinen möchte... (dass der Teufel und damit viel Arbeit oft in sehr kleinen Details steckt lässt sich leider oft nur schwer vermitteln)

[katze_sonne]

Ok. Danke für eure Antworten... Also ich fasse zusammen: Es gibt keine WIRKLICH günstigen Trafos/Netzteile, die einen hohen Wirkungsgrad haben und stabilisiert sind
Die beste Lösung wäre also Solar (aber ist mir leider "etwas" zu teuer )...
Sonst sind also 70 - 80 % Wirkungsgrad ganz gut.

Habe ich da jetzt so alles richtig verstanden?

Thx,
katze_sonne

[Sailor]

Nuja, gerade Solarenergie hat einen lausig schlechten Wirkungsgrad, 14% bis 20% haben die Solarzellen, der Akku arbeitet auch nicht umsonst und die Leitungsverluste sind auch nicht zu vernachlässigen.

Dazu kommt, dass Dir viel Energie zur Verfügung steht wenn Du wenig benötigst (im Sommer) und wenig wenn Du viel benötigst (im Winter).

Trotzdem mag ich meine Solaranlagen mehr als das Windrad: sie sind so schön ruhig.

Den Wirkungsgrad bei der Solaranlage zu verbessern bedeutet nicht nur sichere Enegie bis weit in die lichtarme Jahreszeit, sie bedeutet auch eine schnellere Amortisation, was nichts anderes als billigeren Strom bedeutet.

[katze_sonne]

Ja, ich weiß - es geht ja aber um die nicht vorhandenen Verluste 230 V -> 12 V und die nicht (kaum) vorhandenen Stromkosten, die dabei entstehen... (falls die Sonne mal länger nicht scheint, müsste man evt. doch noch "nachhelfen", deswegen "kaum")

Dazu kommt, dass Dir viel Energie zur Verfügung steht wenn Du wenig benötigst (im Sommer) und wenig wenn Du viel benötigst (im Winter).

Bei Lampen? Bei mir eher umgekehrt: Im Sommer knallt die Sonne so in mein Zimmer, dass es sich innerhalb kürzester Zeit auf 30°C aufwärmt (versuch mal dabei zu schlafen ). Um das zu verhindern und auf nur "angenehme" 25°C zu kommen kannst man die Rolläden runterlassen. Dann braucht man aber Licht... Oder einfach nur, wenn die Sonne blendet -> Rolläden zu und Licht an... Also habe (zumindest ich) geschätzt mehr (Licht-)Stromverbrauch im Sommer als im Winter...

[Atlan]

Hallo katze-sonne,

ist zwar leider auch nicht ganz das was du suchst

http://www.proconnecting.de/media/produ ... 297701.pdf

aber vielleicht ne möglichkeit.

Gruß Markus