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Software für Transformatornetzteile


Um Trafonetzteile zu dimensionieren, kann diese Software verwendet werden.

Power Supply Software

Die Software ist in Lazarus-Pascal geschrieben, der Quellcode für Linux-Lazarus und für Windows-Lazarus kann bei diesen beiden Links abgeholt werden. Fertig kompilierte Versionen für 386-64-Bit-Linux und für 64-Bit-Win hier heruntergeladen werden.
  1. Auswahl des Schaltungstyps
  2. Transformatoreigenschaften
  3. Dioden und Gleichrichterbrücken
  4. Elko, Verbraucherstrom
  5. Simulationseinstellungen
  6. Ergebnisse

1 Auswahl des Schaltungstyps

Im Ausklappfeld links oben kann der Schaltungstyp ausgewählt werden.
Einzeldiode Gleichrichtung mit einer Einzeldiode, eine Trafospule, Halbwellengleichrichtung
Brückengleichrichter Gleichrichtung mit einer Gleichrichterbrücke in Graetz-Schaltung mit vier Dioden, eine Trafospule, Doppelwellengleichrichtung
Doppelspule Gleichrichtung mit Doppelspule und zwei Dioden, Doppelweggleichrichtung
Einweg Die Änderung des Schaltungstyps sind sofort erkennbar.

Bei der Einweggleichrichtung ist nur eine Halbwelle aktiv, der Zeitraum, über die der Ladeelko geladen wird ist kürzer, der Zeitraum, über die der Verbraucherstrom aus dem Elko erfolgt, wird länger.



Doppelspule Bei der Schaltung mit Doppelspule sind beide Halbwellen aktiv. Da nur eine Diode mit ihrer Durchlassspannung zu Buche schlägt, sind in dieser Schaltung die Spannungen maximiert.


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2 Auswahl der Trafoparameter

Trafoeigenschaften Trafogleichungen Für den Trafo sind zentrale Angaben die Nennleistung (Power, VA), das Produkt aus Nennspannung Unom und Nennstrom Inom in VA.

Die anderen Angaben sind optional, aber für eine korrekte Modellierung erforderlich. Die Trafospule(n) haben einen Ohm'schen Widerstand, weil sie aus Draht bestehen. Der Ohmsche Widerstand (Coil resistance, Ω) kann am Trafo gemessen werden. Um die Verluste in diesem Innenwiderstand Ri auszugleichen, wird der Trafo vom Hersteller mit einer höheren Spannung ausgelegt, der Spannung ohne Last (No load voltage, V). Erst bei der angegebenen Nennlast erhöht sich die Spannung, die am Innenwiderstand des Trafos abfällt und die Ausgangsspannung geht auf ihren Nominalwert herab.

Manche Verkäufer geben die Spannung ohne Last oder den Leerlaufspannungsfaktor (No load voltage factor, UTr = fLl * Unom) auch in ihren Katalogen an, andere Verkäufer finden solche wichtige Daten überflüssig.

Ein weiterer Effekt, der bei der Gleichrichtung eintritt, ist, dass alle angegebenen Spannungen Effektivwerte Ueff angeben. Der Effektivwert der Wechselspannung ist derjenige Wert, der sich leistungsmäßig auswirkt. Dabei ist nicht die Scheitelspannung ausschlaggebend sondern derjenige Wert, der sich als Mittelwert der Spannung einstellt (Ausgleich der Spannungstäler durch die Spannungsspitzen). Beim Wechselspannungs-Sinus beträgt der Faktor √2 oder das 1,414-fache. Bei einem 9V-Trafo verläuft die Spannung daher so:

Spannung ohne Innenwiderstand Richtet man die Spannung mit einer Diode gleich und verwendet einen Ladeelko, dann stellt sich ohne Last eine Spannung von ca. 12 V am Elko ein.

Berücksichtigt man noch die Kompensation des Innenwiderstands, dann ergeben sich noch höhere Leerlaufspannungen nach der Gleichrichtung:

Spannung mit Innenwiderstand Die Maximalspannung beträgt nun ohne Laststrom mehr als 17 V. Ein 16 V-Elko wäre damit schon über Gebühr belastet. Besonders bei kleinen Trafos mit wenigen VA Leistung macht sich dieser Effekt erheblicher bemerkbar als bei Traforiesen.

Wird die Leistung des Trafos im Programm geändert, wird der Leerlaufspannungsfaktor aus der Leistung abgeschätzt und eingetragen. Wird der Nennstrom (Current nominal, mA) geändert, erfolgt auch ein Anpassung von Nennleistung und der anderen Parameter des Trafos. Bei Trafos mit Doppelspule gelten die Angaben für Spannungen, Ströme und Innenwiderstände übrigens pro Spule.


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3 Auswahl der Dioden/Gleichrichterbrücken

Diode dynamisch Diode fest Hier stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung: eine feste Durchlassspannung (in das Auswahlfeld Dynamic klicken) oder eine lineare Dynamik der Durchlassspannung. Bei der dynamischen Spannung wird die Durchlassspannung bei einem Strom von 1 Ampere angegeben.

4 Auswahl von Ladeelko und Verbraucherstrom

Kapazität, Strom, Frequenz Der Ladeelko wird in Mikrofarad in das Eingabefeld Capacitor C1 eingetragen. Wird hier ein zu großer Elko gewählt, kommt die Ladespannung erst nach sehr langen Zeiten zu einer Sättigung, wie z. B. hier:

Großer Kondensator Bedingt durch den hohen Innenwiderstands im Trafo wird der Elko nur sehr langsam aufgeladen und erreicht trotz sehr geringem Laststrom erst nach vielen Hundert Halbwellen seine S¨ttigung. Braucht ein Mikroprozessor eine hohe slew rate (Anstiegsrate) bei der Betriebsspannung, ist ein großer Elko ein reines Gift.

Großer Strom Der Verbraucherstrom wird im Feld Current in mA eingetragen. Kommt dieser Strom in die Nähe des Nennstroms, nimmt die Elko-Spannung ab und die Spannungsschwankung zu.



Die Umschaltung zwischen 50 und 60 Hz Netzfrequenz erfolgt mit dem Auswahlfeld. Er wirkt sich auf die angezeigten Zeiten aus.

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5 Auswahl der Simulationsparameter

Die Anzahl der darzustellenden Wellenzüge kann in den beiden Eingabefeldern gewählt werden. Das dargestellte Bild kann mit dem Knopf Save Picture kann als Bilddatei entweder im PNG- oder im BMP-Format gespeichert werden.

Angaben im Ergebnisfeld

In der Bilddatei sind die wesentlichen Parameter und Ergebnisse im gelben Feld angegeben: Maximalspannung, Minimalspannung, Spannungsschwankung (Ribble) und der Maximalstrom durch die Dioden, jeweils beim letzten Wellendurchgang.

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