CCSS für einfache Gleichstrom-Versorgungsschaltungen
Kleinverbraucher direkt aus der Wechselspannung versorgen
Der Hochspannungs-IC-Spezialist Supertex stellt mit dem Baustein SR10 einen Kondensator-gekoppelten Schalt-Shunt-Regler für Netzbetrieb vor. Er eignet sich für die Versorgung vielerlei Niedriggleichstrom-Anwendungen, darunter auch LED-Ketten, sowie für solche, die häufig im Leerlauf-Betrieb arbeiten.
Etwa bis maximal 28 V Ausgangsgleichspannung und rund 40 mA Ausgangsgleichstrom gibt ein CCSS-Schaltregler mit dem neuen Baustein SR10 des amerikanischen Halbleiterherstellers Supertex ab. Je nach Konfiguration sind Wirkungsgrade bis 75 Prozent erreichbar. Die maximale Ausgangsleistung erreicht etwa 1 W. Im Nulllastbetrieb kann eine typische Schaltung weniger als 20 mW an Wirkleistung aus dem Stromnetz aufnehmen.
Der Clou an dieser Schaltungstechnik ist, dass der Schaltregler ohne Induktivität/Transformator auskommt. Man benötigt also keine Spule, was Kosten und Platz spart. Das einzige Hochspannung führende Element ist der Serienkondensator – ein so genannter X-Kondensator –, der als reaktiver Vorwiderstand vor eine Gleichrichterbrücke geschaltet ist. Dieser Kondensator sollte bei Steckernetzteilen sicherheitshalber mit einem hochohmigen Entladewiderstand (bleed resistor) versehen sein. Für andere Anwendungen ist er verzichtbar, was die Leistungsaufnahme unter Nulllast verringert. Man kann den Schaltkreis sogar mit Halbwellengleichrichtung (einer Diode) betreiben, was die internen Verluste weiter verringert, muss dann allerdings etwa eine Halbierung des maximal verfügbaren Ausgangsstroms hinnehmen.
Die Ausgangsspannung des SR10 ist über Auswahl eines von drei Anschlüssen des integrierten Spannungsteilers fest einstellbar (6, 12 oder 24 V) oder alternativ regelbar von 6 bis 28 V. Statt Spannungsregelung ist auch Stromregelung mit einem Sensorwiderstand in den Feedbackeingang des Reglers möglich. In dieser Konfiguration eignet sich der Regler beispielsweise für die Versorgung von LED-Ketten. In diesem Fall und anderen Anwendungen mit Stromsteuerung muss man allerdings bedenken, dass die Schleife offen sein kann. Um Überspannungen auszuschließen, ist daher zwischen Ausgangsspannung und Sensoreingang eine Zenerdiode mit einer Durchbruchspannung von 27 V vorzusehen. Auch eingangsseitig sollte sicherheitshalber ein Vorwiderstand von rd. 20 Ω zwischen dem X-Kondensator und dem Versorgungsanschluss eingeschleift werden. Und es muss natürlich sicher sein, dass Menschen im Betrieb keine Spannung führenden Teile des Schaltkreises berühren können, weil die Schaltung keine galvanische Trennung vom Netz bietet.
Der X-Kondensator darf in Netzen, die 240 V bereitstellen, nicht mehr als 1 µF betragen. Bei diesem Wert und doppelter Gleichrichtung beträgt der maximale Ausgangsstrom etwas mehr als 40 mA (6 V). Bei 12 V Ausgangsspannung geht dieses Maximum um 1 mA zurück. Bei 24 V stehen noch mal rund 2 mA weniger zur Verfügung. Wenn weniger Strom benötigt wird, sollte der Kondensator kleiner sein, nicht nur weil er dann meistens weniger kostet, sondern weil dann auch die Stromaufnahme sinkt, so dass die Verluste in Vorwiderstand, X-Kondensator und Gleichrichter zurückgehen.
Im Nulllastbetrieb ist der Shuntregler durchgeschaltet und als Last liegen nur der X-Kondensator, der fast kurzgeschlossene Shunt-Transistor und die Gleichrichterdioden am Netz. Die Dioden-Durchlassspannung ist aber so gering, dass deren Verluste nur wenige Prozent der Gesamt-Blindleistung ausmachen. Ein idealer Kondensator würde gar keine reale Verlustleistung aufnehmen. Die Verlustleistung eines realen Kondensators hängt jedoch sehr stark von dessen Qualität ab. Wenn eine geringe Leistungsaufnahme im Nulllastbetrieb hohe Priorität hat, sollte man diesen Kondensator sorgfältig aussuchen. In diesem Fall ist auch zu überlegen, ob eine Gleichrichterdiode reicht. Im Vergleich zur Verlustleistung des X-Kondensators ist die durch den Entladewiderstand am X-Kondensator verursachte Verlustleistung wesentlich höher. Bei einem
- Kleinverbraucher direkt aus der Wechselspannung versorgen
- Niedrigstrombereich: Anwendungen kostengünstig versorgen
