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63720 Schaltnetzteile Effizienz verbessern - Christian 06. Oktober 2019 11:06:16

Mich wunderte schon eine weile warum Fernseher soviel Strom verbrauchen, weil meiner Geräusche machte musste ich diesen öffnen.
Im inneren fand ich ein Netzteil mit 100V Dioden(2 Stück parallel 10A) auf Kühlkörper für eine Spannung von 13V nach Verbrauch max. 4A.
Da Dioden hoher Spannungsfestigkeit immer eine schlechte Forward Voltage haben dachte ich natürlich an ersetzen.
Zwar sah das NT sehr antiquiert für das Herstellerjahr aus, dennoch war schon Software zum faken des Energieeffizenzwert drin.
Ich hab gegoogled und da stand quasi Netzteile ohne Snubber produzieren hohe Spannungsimpulse beim Ein/Ausschalten - also ist dies wohl zur senkung des Standby verbrauchs.
Das müsste man dennoch mit höheren Bauteilkosten kompensieren können z.b.
a) eine 100V Diode mit einer Zenerdiode dahinter und eine 40V Diode die tatsächliche Gleichrichtung machen würde
b) einen VDR mit einer Spannung unterhalb der Diodenspannung vor der Diode schalten

Würde das funktionieren oder gibts andere Lösungen?


63721 Re: Schaltnetzteile Effizienz verbessern - Theodor Wadelow 06. Oktober 2019 12:45:4963720

Hallo,

> Mich wunderte schon eine weile warum Fernseher soviel Strom verbrauchen,
Die LCD-Bildschirme sind halt nur wenig Effizient und ein Bildschirm muß so hell sein wie ehedazumals die 100W Glühbirne.
Dieser Artikel berichtet von 8% Effizienz, durchaus glaubhaft:
ht tps://www.technologyreview.com/s/420557/a-simple-filter-could-make-lcds-more-efficient/

> weil meiner Geräusche machte musste ich diesen öffnen.

> Im inneren fand ich ein Netzteil mit 100V Dioden(2 Stück parallel 10A) auf Kühlkörper für eine Spannung von 13V nach Verbrauch max. 4A.
Also Dioden mit 10 + 10 = 20A Inenn bei 100V. Kannst Du den genauen typ ablesen und uns ein Datenblatt verlinken? Dann müssen wir im Folgenden nicht
mit Mutmaßungen agieren sondern könnten über konkrete Werte (Datenblattangaben) sprechen.

"4A Verbrauch" ist Gleichstrom, bei z.B. 20% Pulsweite im Netzteil (Tastverhältnis 1:5, müßtest Du ggf. messen) werden daraus dann 20A Spitzenstrom;
Da sind 20A Dioden gut dimensioniert.

> Da Dioden hoher Spannungsfestigkeit immer eine schlechte Forward Voltage haben dachte ich natürlich an ersetzen.
Beweis durch Behauptung? Datenblätter, bitte!

Ich vermute die von Dir inkriminierte Diode ist eine Schottky-Doppeldiode; die ist als Schottkydiode mit eff. Uf von ca. 0.5V (bei vollem Strom!)
schon effizienter als eine Silizium oder SiC oder … Didode, die alle höhere Uf haben. Soweit kein Schaden.
Uf wird bie kleinerer Sperrspannung aber auch nur marginal kleiner; siehe die zu suchenden Datenblätter.
Ich denke der Hersteller hat hier nicht zuletzt auf den Einkaufspreis der Diode optimiert, ja, ggf. geht das etwas effizienter aber nicht viel.
Zumal die Verluste an der Stelle im Netzteil klein sind:
Pout = 13V × 4A = 52W. Ploss,diode = 0,5V × 4A = 2W . Ja, 3.8% Verlust beim Gleichtrichter. Ja, das geht effizienter. Aber eine Verbesserung auf
z.B. 3.5% Verlust im Gleichrichter zuch Absenken von Uf auf 460mV erwirtschaftet an Stromkosten über's Jahr keinen Blumentopf.
Selbest bei Dauerbetrieb nicht. Wobei, 160mW gespart x (24h/Tag x 365 Tage/Jahr) = 1,4 kWh. Mit teurem Ökostrom sind das 60ct, also vielleicht
ein gaaaanz günstiger => ht tps://www.bauhaus.info/pflanzkuebel/blumentopf/p/16631181
Jetzt berücksichtigen wir nur noch daß das gelegentliche Ausschalten des Geräts mehr Strom
sparen würde und die Milchmädchenrechnung wird deutlich. Sorry. Ökologisch und technisch richtig aber nicht wirtschaftlich.

> Zwar sah das NT sehr antiquiert für das Herstellerjahr aus, dennoch war schon Software zum faken des Energieeffizenzwert drin.
Warum "antiquiert"? Schaltnetzteile werden seit ca. 1970 regelmäßig verbaut, viel Verbesserung hat's da in den letzten 10…20 Jahren nicht gegeben,
zumindest nicht in der "Konsumergeräte"-Klasse.
Software?!? Bitte erkläre! Dein Fernsehgerät hat einen Standby-Modus und macht die Hintergrundbeleuchtung aus wenn kein Signal anliegt?

> Ich hab gegoogled und da stand quasi Netzteile ohne Snubber produzieren hohe Spannungsimpulse beim Ein/Ausschalten - also ist dies wohl zur senkung des Standby verbrauchs.
Waa…?! Nein. Ein Snubber wird idR. an der Primärspule von einfachen Schaltnetzteilen in Flyback-Topologie eingesetzt um die Hochspannungspulse durch die Streuinduktivität des Netzteiltransformators auf ein gefahrloses Maß abzusenken. Dadurch kann die Spannungsfestigkeit der umliegenden Komponenten gesenkt werden ohne daß diese zerstört werden.

> Das müsste man dennoch mit höheren Bauteilkosten kompensieren können z.b.
> a) eine 100V Diode mit einer Zenerdiode dahinter und eine 40V Diode die tatsächliche Gleichrichtung machen würde
> b) einen VDR mit einer Spannung unterhalb der Diodenspannung vor der Diode schalten
> Würde das funktionieren oder gibts andere Lösungen?
Diese Lösungen verstehe ich nicht. Schaltplan bitte!

Was professionell gemacht wird; aber nicht um 2W Verlustleistung zu verhindern ist Synchrongleichrichtung, siehe z.B.
ht tps://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichter#Synchrongleichrichter
Synchrongleichrichter findet man entweder bei sehr kleinen Ausgangsspannungen (Prozessornetzteil) oder bei hohen Leistungen (z.B. >= 1kW) oder wenn höchste Effizienz
gefordert ist (z.B. PC-Netzteile mit Energieffizienz "Gold", "Platin",… ; wobei diese das Effizienzproblem eher im Kleinlastbereich haben).

Das Verbauen solcher Schaltungen scheitert regeläßig an den Bauteilekosten für die Hersteller.
Das Problem dabei sind wieder nicht wenige Kunden die den höheren Preis gerne bezahlen würden sondern die 100.000 "Anderen",
denen das egal ist und die nur das 5 Euro günstigere Gerät haben wollen. Wenn der Hersteller aber von seinem LCD-Fernseher
keine 100.000 Stück verkauft (weil 5€ zu teuer), dann lohnt sich die ganze Produktion vermutlich nicht und die effizienteren
Geräte erreichen deshalb nie den Markt.

-Theo


63722 Re: Schaltnetzteile Effizienz verbessern - Christian 13. Oktober 2019 15:34:4163721

>Die LCD-Bildschirme sind halt nur wenig Effizient und ein Bildschirm muß so hell sein wie ehedazumals die 100W Glühbirne.
>Dieser Artikel berichtet von 8% Effizienz, durchaus glaubhaft:

Intressant, aber seit 9 Jahren hat man es dennoch nicht geschafft das in einem TV einzubauen.
Es gibt Energielabel auch überall in den Prospekten, ich denke die unterschicht+mittelschicht guckt
da genau drauf.

>Also Dioden mit 10 + 10 = 20A Inenn bei 100V. Kannst Du den genauen typ ablesen und uns ein Datenblatt verlinken? Dann müssen wir im Folgenden nicht
>mit Mutmaßungen agieren sondern könnten über konkrete Werte (Datenblattangaben) sprechen.
Sind sogar 150V Dioden, MBRF10150CTL. VF bei 5A 0,82V. Ich nehme gerne MBR4045 VF 0.3V bei 5A.
Die werden auch nicht heiss bei so einer geringen Belastung, benötigen dafür kein Kühlkörper.

>"4A Verbrauch" ist Gleichstrom, bei z.B. 20% Pulsweite im Netzteil (Tastverhältnis 1:5, müßtest Du ggf. messen) werden daraus
>dann 20A Spitzenstrom; Da sind 20A Dioden gut dimensioniert.
Die Dimensionierung nehme ich im zusammenhang mit der hohen VF und den nötigen Kühlkörper.
Was passiert mit dem Tastverhältniss wärend des Standby, wäre es möglich das es bei 1:50 liegt und im Trafo eine hohe
Spannung induziert wird und dementspechend kurz rauskommt(Primärelko 82µ, 320V Leerlauf)?

>Zumal die Verluste an der Stelle im Netzteil klein sind:
>Pout = 13V × 4A = 52W. Ploss,diode = 0,5V × 4A = 2W . Ja, 3.8% Verlust beim Gleichtrichter
0,82Vx4A ~ 3.28W. Dabei sei erwähnt das es um die Machbarkeit geht, nicht darum wann der
tausch der Diode sich rentieren würde.


>Warum "antiquiert"? Schaltnetzteile werden seit ca. 1970 regelmäßig verbaut, viel Verbesserung hat's da in den letzten 10…20 Jahren nicht gegeben,
>zumindest nicht in der "Konsumergeräte"-Klasse.
Dicke Hochlastwiderstände, Kühlkörper ausser PWM reglung alles DIP. Notebook Netzteile sind 1/3 so groß, selbe Leistung, erwärmen sich kaum...

>Software?!? Bitte erkläre! Dein Fernsehgerät hat einen Standby-Modus und macht die Hintergrundbeleuchtung aus wenn kein Signal anliegt?
heise de/newsticker/meldung/Nach-VW-Skandal-Manipulationsvorwurf-bei-Unterhaltungselektronik-2836104.html
Sprich angegebener Verbrauch 30W, mit aktzeptablen Bildeinstellungen im relativ dunklem Raum sinds real 36-41 Watt, im hellem Raum gehts
dann schon Ü50.


>Ein Snubber wird idR. an der Primärspule von einfachen Schaltnetzteilen in Flyback-Topologie eingesetzt um die Hochspannungspulse durch
>die Streuinduktivität des Netzteiltransformators auf ein gefahrloses Maß abzusenken. Dadurch kann die Spannungsfestigkeit der umliegenden
>Komponenten gesenkt werden ohne daß diese zerstört werden.

Ja und manche lassen den Snubber weg. Annahme: Senkt Standby Verluste(EG Verordnung), erfordert verlustreiche Dioden höherer Spannungsfestigkeit
(Spannungsspitzen Primär kommen Sekundär auch an).
Unterlegt wird das vom Dreambox Netzteil, 12V/2.5A darinnen 2xSB5100 Dioden(100V/5A/VF:0.8V) parallel. Normal hätte jeder 1xSB540(40V/5A/VF:0.48V)
verbaut. Solche Spannungs-überdiminsionieren SNT´s habe ich früher nie gesehen. Muss ja einen Grund haben.

>Diese Lösungen verstehe ich nicht. Schaltplan bitte!
a) 2 Gleichricher schaltungen hinter Trafo, einen mit Spannungsfester diode und Zener um Spannungsspitzen abzufangen. Eine mit verlustarmer 40V Diode.
b) ein VDR(Varistor) direkt hinter der Sekundärwicklung.


>Was professionell gemacht wird; aber nicht um 2W Verlustleistung zu verhindern ist Synchrongleichrichtung
Kenn ich, aber noch nie praktisch/als Fertigbauteil gesehen.


63723 Re: Schaltnetzteile Effizienz verbessern - Schreib eine Antwort 23. Oktober 2019 23:36:0163722


Mal ein etwas abwegiger Tip:
Wenn so ein Netzteil weniger schaltet, spart auch das Leistung.
Es werden ja immer Spannungszeitflächenintegrale konstanter Größe erzeugt.

Bei geringer Spannung werden die "niedriger" und "breiter".
Es wird also deutlich weniger geschaltet.
Wenn nun die Spannung abgesenkt wird, bleibt das Netzteil kühler und lebt länger.

Darum nutze ich einen kleinen 12 V Halogenlampentrafo.

Sekundärwicklung wird seriell zur Netzspannung geschaltet.
Dadurch fällt (wenn richtig gepolt) die Netzspannung um ca. 16 Volt ab.

Habe das auch schon mit einem Trafo von 24 V sec. gemacht und hänge da meine Rechner dran.

Das verdreifacht in Etwa die Lebensdauer der Netzteile von Compi, Moni und dem anderen Plunder der da dran hängt.

Ist ein Computernetzteil mit 235 V oft schon nach zwei Jahren fertig, halten die bei knapp 200V auch mal 10 Jahre.

Unbedingt an eine passende Sicherung denken und optional Varistoren in den Ausgang legen, da infolge der Induktivität die Abschaltspannungsspitzen höher ausfallen können

LG.


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