Hier vergleichst du den Linearregler der Leseeinheit mit dem Schaltnetzteil der Gate-Anzeige und rechnest nach, was beide leisten.
Schritt 3 von 5. Du berechnest Verlustleistung, Kühlung und Wirkungsgrad des Reglers, erklärst das Schaltnetzteil -A10, stellst seine Leistungsbilanz auf und beurteilst die Gefahr im Zwischenkreis.
Danach: Rechenwege und Lösungen Teil 2
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Ein Linearregler verheizt die Leistung aus der überschüssigen Spannung, ein Schaltnetzteil schaltet sie weg. Deshalb wird das eine warm und das andere klein.
Am Ende hast du: einen Netzteilvergleich -A2 und -A10 mit Leistungsbilanz, Wirkungsgrad, Kühlung und einem Messplan für -A10.
Karte „Vom Netzstecker bis zum Bild“: Die ganze Gate-Technik auf einer Seite: vom Netzstecker über die Netzteile bis zu Bild, Leseeinheit und Lichtschranke, mit Kennzeichen und Messpunkten. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“. Leg sie neben jede Aufgabe.
Erst du, dann die anderen
Die Gate-Anzeige braucht rund 118 W bei 24 V. Weshalb steckt darin kein Transformator mit Gleichrichter und Regler wie in der Leseeinheit? Den Beweis gibt dir keiner vor. Wie würdest du vorgehen?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Rechnen. Wirkungsgrad und Verluste eines Linearreglers für 24 V ausrechnen. Überzeugt sofort.
- Vergleichen. Größe und Gewicht eines 50-Hz-Transformators für 150 W mit dem Netzteil -A10 vergleichen. Anschaulich, aber noch keine Zahl.
- Datenblatt lesen. Wirkungsgrad und Leistungsaufnahme von -A10 suchen. Schnell, aber erklärt nicht, weshalb.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Gegebene Werte: Regler -T2, Netzteil -A10 · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte: Regler -T2, Netzteil -A10
- Regler -T2
- 7805, 5 V; Wärmewiderstand ohne Kühlkörper 65 K/W, mit Kühlkörper zusammen 15 K/W; Sperrschicht höchstens 125 °C
- Leseeinheit
- Last 0,35 A; Umgebung in der Leseeinheit bis 40 °C; Eingangsspannung von -T2 aus Lernangebot 3
- Netzteil -A10
- 230 V AC auf 24 V DC, 6,25 A, Wirkungsgrad 90 %, Schaltfrequenz 65 kHz
- Backlight-Treiber -A30
- 24 V, 4,2 A
- DC/DC-Wandler
- 24 V auf 5 V, 3 A, Wirkungsgrad 88 %
- Zwischenkreis
- 325 V, 150 µF, Entladewiderstand 470 kΩ
- Datenblatt GA-55
- Leistungsaufnahme typisch 125 W, höchstens 150 W
Alle Werte sind Unterrichtswerte.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Netzteilvergleich -A2 und -A10
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- Verlustleistung, Kühlung und Wirkungsgrad von -T2
- dem erklärten Blockschaltbild von -A10
- der Leistungsbilanz von -A10 mit Auslastung
- Energie und Entladezeit des Zwischenkreises mit Regel
- einer Tabelle „linear oder geschaltet“ mit fünf Merkmalen
- dem Messplan für -A10: wo, was, womit, welcher Sollwert
Zur Dokumentation
Jede Rechnung mit Formel, Werten und Einheit. Der Messplan nennt Messpunkt, Messgerät, Einstellung und Sollwert.
Mit Störungsprotokoll, Geräteanalyse und Netzteilanalyse -A2 ist das Meilenstein M1. Abgenommen im Kreuzreview am Ende von Sprint 1.
Aufgabe 4.1
PV = (UE − UA) · I
Berechne die Verlustleistung des Festspannungsreglers -T2:
- Bestimme den Mittelwert der Eingangsspannung aus der Messung an MP B.
- Berechne die Verlustleistung von -T2 bei 0,35 A.
- Erkläre, wo diese Leistung bleibt.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Festspannungsregler · Verlustleistung
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 4.2
ΔT = PV · Rth
Prüfe, ob -T2 einen Kühlkörper braucht:
- Berechne die Erwärmung der Sperrschicht ohne Kühlkörper.
- Berechne sie mit Kühlkörper.
- Bestimme die Sperrschichttemperatur bei 40 °C in der Leseeinheit.
- Beurteile beide Fälle.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Wärmewiderstand · Kühlkörper · Sperrschichttemperatur
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 4.3
Bestimme den Wirkungsgrad der Reglerstufe:
- Berechne die Leistung am Ausgang.
- Berechne die Leistung am Eingang des Reglers.
- Berechne den Wirkungsgrad.
- Beurteile, weshalb man für die Gate-Anzeige kein solches Netzteil baut.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Wirkungsgrad · Linearregler
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 4.4
Erkläre das Schaltnetzteil -A10 im Blockschaltbild oben:
- Beschreibe die Aufgabe der Blöcke 1 bis 9.
- Erkläre, weshalb der Übertrager bei 65 kHz viel kleiner sein kann als ein 50-Hz-Transformator.
- Erkläre, wie die Regelung die 24 V hält.
- Begründe, weshalb die Rückführung über einen Optokoppler läuft.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Schaltnetzteil · Optokoppler · Pulsweitenmodulation · galvanische Trennung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 4.5
Stelle die Leistungsbilanz des Netzteils -A10 auf:
- Berechne die Leistung, die der Backlight-Treiber aufnimmt.
- Berechne die Leistung, die der DC/DC-Wandler aus den 24 V aufnimmt.
- Berechne den Ausgangsstrom von -A10 und seine Auslastung.
- Berechne die Eingangsleistung und die Verluste von -A10.
- Vergleiche mit der Leistungsaufnahme laut Datenblatt.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Leistung · Wirkungsgrad · Auslastung
Im Team Diese Aufgabe bearbeitet ihr im Projektteam. Jede und jeder kann das Ergebnis am Ende erklären.
Aufgabe 4.6
W = ½ · C · U² τ = R · C t = τ · ln U0U
Beurteile die Gefahr durch den Zwischenkreiskondensator:
- Berechne die Energie im Zwischenkreiskondensator bei 325 V.
- Berechne die Zeitkonstante der Entladung über den eingebauten Entladewiderstand von 470 kΩ.
- Berechne, nach welcher Zeit die Spannung unter 60 V gefallen ist.
- Vergleiche mit der Wartezeit aus der Serviceanleitung.
- Leite eine Regel für eure Arbeit in der Werkstatt ab.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Kondensator, Energie · Zeitkonstante · Entladung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Die Lage ändert sich
Im Sommer werden in der Leseeinheit bis zu 55 °C gemessen, weil die Sonne auf das Pult scheint.
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe, ob -T2 mit Kühlkörper noch unter 125 °C bleibt.
- Beurteile, ob die Reserve reicht.
- Schlage eine Maßnahme vor, falls nicht.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.