Frage zu Netzteilschaltung

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contadinus
Inventar

#1 erstellt: 16. Nov 2022, 14:06

Hallo Elektroauskenner, ich hätte da mal ne Frage...

Ich gebs besser gleich zu Beginn zu, bin in Elektronikdingen nicht sonderlich fit - bis jetzt haben meine Lötkunstwerke allerdings erstaunlicherweise meistens ganz gut funktioniert. Und es ist mir natürlich vollkommen klar, daß mit Netzspannung nicht zu spaßen ist!

Es geht um folgendes:
Vor Zeiten hab ich mir einen Musical Fidelity V-DAC zugelegt, der damals nicht ganz billig war. Aus diesem Grund hab ich ihn direkt in England bestellt und von dort mit englischem Netzstecker bekommen. Da es sich dabei um ein simples Steckernetzteil handelte und oft zu lesen war, daß ein "ordentliches" Netzteile große Klangvorteile bringen würde, besorgte ich nicht einen simplen Adapter UK -> EU, sondern extrahierte die Netzteilschaltung aus einem anderen Schaltplan und lötete sie zusammen. In Kombination mit einem Ringkerntrafo lieferte mein Netzteil stabile 12V. Hier das zugehörige Schaltbild:

Ich hoffe, die Zeichnung ist einigermaßen lesbar.
Jedenfalls änderten sich bald darauf die Bedürfnisse. Zusätzlich zum V-DAC besorgte ich einen DAC, der DSD wandeln konnte. Dieser wollte allerdings mit 5V versorgt werden. Die Schaltung wurde entsprechend erweitert:

Zur bestehenden Schaltung kam rechts ein kleiner Teil dazu.
In der Realität hab ich das Gerät nur sehr selten genutzt. Irgendwann merkte ich ich auch, daß es bei einem der beiden DACs einen leichten Brumm gab, wenn beide gleichzeitig mit Strom versorgt wurden.
Egal, jedenfalls habe ich inzwischen die 2 DACs durch einen ersetzt, der sämtliche Formate, die mir nützlich sind, beherrscht. Und dieser wird mit 5V versorgt, d.h. die ursprüngliche 12V-Schaltung ist jetzt überflüssig.

Und nun zu meiner Frage:
Da über den Trafo 12V in die Schaltung eingespeist wird, die der LM7805 auf 5V regulieren muß, wird der LM7805 recht warm und es wird ordentlich Energie verbraten. Das folgere ich zumindest laienhaft aus der Tatsache, daß ganz ordentlich Wärme entsteht.
Trafos mit weniger als 12V sekundär sind recht selten und ziemlich teuer scheint mir. Deswegen meine Frage - wie würdet ihr denn die Schaltung ändern, um möglichst einfach ein vernünftiges 5V-Netzteil daraus zu machen?

MosFetPapa
Stammgast

#2 erstellt: 17. Nov 2022, 01:44

Eigentlich würde ein Trafo mit 9V dann ausreichen.
Dann entstehen auch weniger Verluste.
Wie hoch ist denn der Strombedarf?

Am Ladeelko hast dur etwa 15...16Volt.
Die Differenz muß vom BD249 und 7805 verbraten werden.
Am BD249 - ca. 4V x (Strombedarf) = Verlustleistung
Am 7805 - 7V x (Strombedarf) = Verlustleistung

einfachste Möglichkeit
Wenn du die 12V auf 10,5V einstellst, würden sich die Verluste
auf 7805 und BD249 gleichmäßig aufteilen.
Evtl. halt Kühlkörper spendieren bzw. vergrößern.

oder
Den 7805 rausschmeißen samt allem Kleinkram der dazu gehört.
Den LM317 auf 5,x Volt einstellen, so daß nach dem BD249 saubere 5V anstehen.
BD249 entsprechend Strombedarf kühlen.
Effektiver wirds mit geringerer Trafospannung.

Im Netzteil werden rund 10..11V verbraten, damit Du am Ausgang 5V nutzen kannst. Bei 1A-Strombedarf --> rund 10W Verluste (+Dioden/Trafo) zu 5W Ausgangsleistung ist schon im Zeitalter der Energiekrise reinster Luxus

Viel Bass beim Spaßteln

höanix
Inventar

#3 erstellt: 17. Nov 2022, 13:30

Muss es denn unbedingt ein Ringkerntrafo sein?

contadinus (Beitrag #1) schrieb:

Da es sich dabei um ein simples Steckernetzteil handelte und oft zu lesen war, daß ein "ordentliches" Netzteile große Klangvorteile bringen würde

Gelesen habe ich darüber schon viel, das konnte ich bei mir zuhause aber nie feststellen.

5V Netzteile gibt es wie Sand am Meer als USB-Ladegeräte, da würde ich nicht so viel basteln.

RoA
Inventar

#4 erstellt: 17. Nov 2022, 15:19

5V Netzteile gibt es wie Sand am Meer als USB-Ladegeräte, da würde ich nicht so viel basteln.

Eben. Ausserdem wird sich der neue (unbekannte) DAC intern mit eigenen Spannungswandler(n) seinen Strom so aufbereiten, wie er ihn braucht. Da ist das Netzteil vollkommen egal, solange es sich nicht um einen Schweiss-Trafo o.ä. handelt.

contadinus
Inventar

#5 erstellt: 18. Nov 2022, 00:03

Vielen Dank für die rege Anteilnahme!

Obwohl ich schon sagen muß.... welch eine HighFidele Banauserei!

Ihr könnt Euch gar nicht vorstellen, wie schmutzig der Strom hier bei uns ist, da ist eine Ringkerntrafo schon das mindeste, damit man sich überhaupt etwas anhören kann.

Und jetzt im Ernst, es ist mir schon klar, daß die ganze Sache nur mittelmäßig sinnvoll ist und wie gesagt, anfangs hatte die Löterei ja auch ein wenig praktischen Nutzen. So wie ich mir das vorstelle, kann der Wandlerchip natürlich problemlos auch mit dem Schaltnetzteil betrieben werden, die Signale, die dort rauskommen, müssen aber eben mit dem Strom aus dem Netzteil verstärkt werden und dort "könnte" sich das schon ein wenig auswirken.
Und wenn RoA über interne Spannungswandler schreibt - ich glaub eher nicht, daß der Strom intern noch gewandelt wird, da wird eher versucht den Gleichstrom, der vom Netzteil kommt, möglichst zu glätten. Und je besser die Kurve vorher aussieht, wird dann wohl auch das Ergebnis aussehen.

Sorry, wenn das totaler Blödsinn ist - kann auch alles ganz anders sein. Ich stells mir halt laienhaft so vor.

Achja, das unbekannte Gerät ist ein Musical Fidelity MX-DAC. Hoffe, daß meine Suche damit beendet ist.

Und speziellen Dank an MosFetPapa!
Sehr gute Erklärung - jetzt seh ich da auch ein wenig besser durch.
Wenn ich die Sache richtig interpretiere, heißt das wohl, daß es mit dem 12V Ringkerntrafo immer eine ordentliche Verlustleistung geben wird?
Momentan hab ich den LM7805 thermisch ans Alu-Gehäuse gekoppelt und merk an der Außenseite, daß es ganz gut heizt.

Wird dann wohl die beste Lösung sein, einen vernünftigen 7,5-9V Trafo aufzutreiben, den rechten Teil der Schaltung zu kübeln und mit dem Trimpoti 5V einzustellen. Mal sehen, wo ich einen brauchbaren Trafo herkrieg.

Oder ich bleib doch beim Steckernetzteil (und denk einfach nicht mehr drüber nach)...

Achja, Strombedarf ist angeblich 2A. Halte ich aber eher für ein Gerücht, da ist sicher sehr großzügig Sicherheit reingerechnet worden.

[Beitrag von contadinus am 18. Nov 2022, 00:05 bearbeitet]

RoA
Inventar

#6 erstellt: 18. Nov 2022, 08:16

contadinus (Beitrag #5) schrieb:

Und wenn RoA über interne Spannungswandler schreibt - ich glaub eher nicht, daß der Strom intern noch gewandelt wird, da wird eher versucht den Gleichstrom, der vom Netzteil kommt, möglichst zu glätten.

Ein Großteil der Schaltkreise in den Chips dienen der Spannungsaufbereitung, und vielfach sind noch diverse kleine Spannungswandler auf den Boards, weil im Gerät mit unterschiedlichen Spannungen gearbeitet wird. Iss so.

Achja, Strombedarf ist angeblich 2A.

Damit wäre der 7805 auf Dauer überfordert, der kann max. 1,5A.

Es gibt auch Spannungswandler 5V/3A, muttu mal googlen "Spannungswandler 5V 3A". Dann stößt Du zwangsläufig auch auf Step-Down-Wandler, die aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades innerhalb ihrer Spezifikation keine nennenswerte Wärmeentwicklung aufweisen und ohne Kühler auskommen. Das sind aber im Prinzip auch nichts anderes als regelbare Schaltnetzteile. Dann kann man auch gleich den Beipack-Adapter verwenden.

Oben rechts ist die Buchse für den Strom-Adapter, und gleich dahinter ist das interne Netzteil. Die kleinen schwarzen Chips mit den Mini-Kühlfahnen zwischen den 4 Becher-Elkos sind die internen Spannungswandler, und denen ist es scheiß-egal, womit sie gefüttert werden, weil sie den Eingangsstrom so aufbereiten, wie das Gerät ihn braucht. Natürlich bleibt es dir unbenommen, da ein separates Kraftwerk vorzuschalten. Nur bringt es ganau gar nichts , weil die interne Spannungsaufbereitung letztendlich die Verhältnisse definiert. Die Entwickler bei Musical Fidelity haben dies erkannt und deshalb nur ein schnödes OEM-Netzteil beigelegt. Schon schlaue Füchse, die.

_ES_
Administrator

#7 erstellt: 19. Nov 2022, 02:56

contadinus (Beitrag #1) schrieb:

Und nun zu meiner Frage:
Da über den Trafo 12V in die Schaltung eingespeist wird, die der LM7805 auf 5V regulieren muß, wird der LM7805 recht warm und es wird ordentlich Energie verbraten. Das folgere ich zumindest laienhaft aus der Tatsache, daß ganz ordentlich Wärme entsteht.
Trafos mit weniger als 12V sekundär sind recht selten und ziemlich teuer scheint mir. Deswegen meine Frage - wie würdet ihr denn die Schaltung ändern, um möglichst einfach ein vernünftiges 5V-Netzteil daraus zu machen?

Schottky-Dioden in einer Netzfrequenz-Gleichrichtung und der obligatorische RKT..

10000µ Siebung müssen eigentlich auch nicht sein und haut den Dioden/Trafo unnötig einen auf den Kopf.
Egal.
In der Tat wird bei einen ordinären Längs-Regler richtig was verbraten, da ist jedes Volt an Differenz überflüssiger Ballast ( den man kaum vermeiden kann, prinzipbedingt (LDO außen vor)).
Es gibt allerdings Alternativen zur 78er Reihe, die pinkompatibel aber in Wirklichkeit Step-Down Wandler sind.
Sowas hatte ich unlängst genutzt, weil kein Platz für einen Kühlkörper vorhanden war.

https://www.reichelt...?&trstct=pol_4&nbc=1

https://cdn-reichelt...00/LC78_30_DS_EN.pdf

Das ist nur interessant, wenn man das Bastel-NT weiter verwenden will (VDE-konform aufgebaut?).
Ansonsten einstampfen und tatsächlich einfach nur ein fertiges 5V NT kaufen.

ZeeeM
Inventar

#8 erstellt: 19. Nov 2022, 10:16

Gelegentlich nehme ich Stepdownwandler und dahinter einen Längsregler.

kboe
Inventar

#9 erstellt: 19. Nov 2022, 12:41

höanix (Beitrag #3) schrieb:

5V Netzteile gibt es wie Sand am Meer als USB-Ladegeräte, da würde ich nicht so viel basteln.
:prost

Ich hab mal ein stärkeres USB Ladegerät für ein Handy gemessen. Da kommen 9 V raus.
Ich meine auch irgendwo aufgeschnappt zu haben, dass das bei Schnellladern Standard ist.
Ev. ist es einen Versuch wert, statt mit dem Ringkerntrafo mit so einem Teil in die Schaltung reinzugehen.

höanix
Inventar

#10 erstellt: 19. Nov 2022, 13:18

Normalerweise wird das Netzteil von MuFi zusammen mit dem DAC geliefert das heißt er hat ein passendes zuhause.

ZeeeM
Inventar

#11 erstellt: 19. Nov 2022, 13:20

kboe (Beitrag #9) schrieb:

Ich hab mal ein stärkeres USB Ladegerät für ein Handy gemessen. Da kommen 9 V raus.

Bei Schnelladegräten handelt das Gerät mit der Last aus, was passt. Manchmal auch mit einem Chip im Kabel.

contadinus
Inventar

#12 erstellt: 19. Nov 2022, 22:50

höanix (Beitrag #10) schrieb:

Normalerweise wird das Netzteil von MuFi zusammen mit dem DAC geliefert das heißt er hat ein passendes zuhause. 8)

Genau so schauts aus.

Diesmal hab ich nicht direkt in England bestellt, sondern daheim eingekauft, deswegen paßt auch das Netzteil.
Und ich schätze mal, zumindest fürs erste werd ich auch genau dieses verwenden und das Netzteilprojekt auf die lange Bank schieben. Ist ja nicht so, daß es sonst keine Projekte gibt.

Ein wenig leid tuts mir halt um das Gehäuse - hab mir damals richtig Mühe damit gegeben, aber was solls, vielleicht paßt ja auch mal was anderes rein.

Bzw. könnte ich mir den Strom, der geliefert wird, ja mal am Oszi ansehen. Vielleicht sieht man ja optisch einen Unterschied?!

Und noch was, hab ein wenig nachgegoogelt und es wird anscheinend ein verbessertes Ersatznetzteil von MF direkt angeboten. Lustigerweise ist das offenbar speziell für den deutschen Markt ausgerichtet. Offenbar hören deutsche Ohren die Unterschiede im Strom besser als andere...

Keksstein
Inventar

#13 erstellt: 19. Nov 2022, 23:21

Irgendwann merkte ich ich auch, daß es bei einem der beiden DACs einen leichten Brumm gab, wenn beide gleichzeitig mit Strom versorgt wurden.

Ich vermute mal das Du durch die Versorgung beider Geräte aus der gleichen Quelle eine Masseschleife gebaut hast.

So wie es ZeeeM beschrieben hat mache ich das auch gerne, Schaltregler + Linearer Nachregler. Ich hatte mal (aus langeweile

) eine kleine Platine entworfen mit der ich testen wollte wie gut das funktioniert bezüglich Störspannung am Ausgang. Ein Tracopower DCDC Wandler bringt die recht hohe Gleichspannung aus dem Ringkerntrafo davor auf 6.5V, ein Linearregler der darauf ausgelegt ist zwischen In/Out einen minimalen Spannungsabfall zu brauchen regelt den Rest auf 5V. Belastbarkeit bis 0.5A, mit einem anderen DCDC Wandler mehr. Da der Wandler einen großen Bereich an Eingangsspannungen abdeckt wurde das so gewählt das man ohne Umschaltung (etc) von 100V-230V einspeisen kann. Versorgt seit einer Weile meine Phono Vorstufen (die intern einen DCDC Wandler besitzen, sich also nicht um den Ripple auf der Versorgung kümmern

)

Der "Trick" ist eine Induktivität nach dem DCDC Wandler die hochfrequente Störungen filtert. Nutze das gleiche Konzept zur Filterung einer Betriebsspannung in meinem Kopfhörerverstärker, dort ist es ein 24V Schaltnetzteil aus dem unter anderem 12V für ein Teil der Analogschaltung gewonnen werden.

kboe
Inventar

#14 erstellt: 20. Nov 2022, 13:34

ZeeeM (Beitrag #11) schrieb:

Bei Schnelladegräten handelt das Gerät mit der Last aus, was passt. Manchmal auch mit einem Chip im Kabel.
:prost

Danke für die Info! Hab ich mir irgendwie eh gedacht.

Die Frage ist, was gibt das Netzteil aus, wenn kein Aushandeln stattfindet. Ich nehme an, da haben sich die Hersteller auf einen gemeinsamen Standard geeinigt?

ZeeeM
Inventar

#15 erstellt: 20. Nov 2022, 13:42

Ich würde mal vermuten, dass es sehr schnell auf 5V heruntergeht, wenn es nur minimal Last sieht. Dann wird ausgehandelt.
Gemessen habe ich da noch nix, aber ich habe so ein Kabel, wo im Stecker eine kleine Anzeige drin ist und da kann man erkennen, wie innerhalb 1-2 Sekunden die Ladeleistung hoch geht.

RoA
Inventar

#16 erstellt: 20. Nov 2022, 16:15

ZeeeM (Beitrag #15) schrieb:

Ich würde mal vermuten, dass es sehr schnell auf 5V heruntergeht, wenn es nur minimal Last sieht. Dann wird ausgehandelt.

So ist es. Das Lade-Management macht das Handy, und das teilt dann dem Lader mit, was es haben will. Ich hab so einen kleinen Zwischen-Adapter für USB, der Strom und Spannung anzeigt. Gibt's für kleines Geld beim China-Mann oder ein Vielfaches bei den üblichen Versendern (ab ca. 5€). Ist eigentlich unverzichtbar.

UXMA
Ist häufiger hier

#17 erstellt: 11. Dez 2022, 11:23

Hallo Contadinus,

sicherlich hast Du Deinem alten Gerät eine Gehäuse spendiert. Wenn Dir das gefällt und es nicht zu beengt ist würde ich alles nach der Gleichrichtung rauswerfen, selbst die 10000µ sind dabei überdenkenswert, aber da vorhanden, warum nicht lassen. Dann die Idee von Keksstein, das wäre auch mein Weg. Es gibt ja auch vom 7805 Varianten für 3A, sicherheitshalber würde ich sowas wählen.

Viele Grüße

Uxma