Beeinflussung von Schaltnetzteilen

Oct 03, 2024 Last reply: 1 year ago 4 Replies

Hallo,



meine Kernfrage habe ich "herunter-"abstrahiert auf folgende Konfiguration:

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Alternativ verbal beschrieben: Zwei (Schalt-)Netzteile versorgen einen Verbraucher R1 mit einer Gleichspannung (Größenordnung 12V) entkoppelt durch je eine Diode. Ggf. versorgt derselbe Zweig eines Netzteils noch weitere Verbraucher (R2, R3).



Meine Frage: können sich die Schaltnetzteile derart beeinflussen, daß sie zu "schwingen" beginnen, und das in einem schädlichen Ausmaß hinsichtlich der Ausgangsspannungen?



Gedanken und Randbedingungen dazu:



  1. Die beiden Netzteile werden beliebig ein- und ausgeschaltet. Für die Versorgung von R1 gilt sozusagen die ODER-Verknüpfung.
  2. Die Ausgangsspannung eines (Schalt-)Netzteils ist niemals dieselbe wie die eines anderen Exemplars. Man muß nur genügend Nachkommastellen betrachten.
  3. Die Ausgangsspannung verringert sich üblicherweise unter Last.
  4. Die (Schalt-)Netzteile können vom gleichen Typ sein (gleicher Reglertyp, nahezu gleiche Frequenz), aber auch völlig unterschiedliche Reglertypen.
  5. Der Verbraucher R1 ist im Idealfall ein ohmscher, wird aber eher ein nichtlinearer sein wie z.B. LEDs (nur mit Vorwiderstand), oder eine andere Last darstellen wie z.B. Lüfter (12VDC-Motoren).
  6. Wenn R2<<R1 und R3<<R1, dann ist meine Frage hinfällig.
  7. Als Dioden sehe ich z.B. eine "Dual-Low VF-Trench-Schottkydiode TSF-30U45C", bei Reichelt für 1,40EUR.

Gruß, Ralf


Am 03.10.24 um 14:59 schrieb Ralf Kiefer:

Die gezeigte Vorgehensweise ist kein Problem und durchaus üblich. (SCSI-Term-Power, SAT-LNB Power ...)

Üblicherweise fließt der Strom sowieso vorwiegend über eine der Dioden, da die Spannungen nie exakt übereinstimmen. Aber selbst wenn nicht, ist eine Änderung der Stromverteilung aus Sicht eines Netzteils auch nichts anderes als ein Lastwechsel, den ein konventioneller Schalter vor dem Verbraucher genauso erzeugt hätte.

Das einzige, was ggf. zu beachten ist, ist dass eine eventuelle Mindestlast der Schaltnetzteile nicht unterschritten wird.

Ja, aber auch Diodenkennlinien sind nicht maximal steil. Es gibt also schon eine gewisse Stromverteilung.

Das muss nicht so sein, gleichwohl ist es üblich, schon wegen der Kabelwiderstände.

Die Dimension 150W wirft natürlich Fragen auf, ob das die optimale Schaltung ist. Ich meine, ein halbes Volt ist bei Schottky auch weg. Das braucht auf jeden Fall schon einen Kühlkörper. Man könnte da auch über etwas mit MOS-FETs nachdenken, was weniger Rdson gibt. Evtl. wäre sogar ein eigenes Netzteil angemessen, falls die beiden anderen dadurch deutlich kleiner ausfallen können.

Und falls die anderen Verbraucher wirklich klein werden können, könnte dich auch der Leckstrom der Schottkys stören, wenn sie heiß werden.

Marcel

SCSI Term Power hat üblicherweise nur einen kleinen Anteil an der Leistung eines Netzteils im 5V-Zweig. Insofern geht der Leistungsbedarf durch die Terminatorwiderstände im üblichen Rauschen vom Netzteil unter.

Die SAT-Anwendung kann ich nicht einordnen.

Genau diese Lastwechsel hinterfrage ich: ob die sich zwischen zwei Schaltreglern nicht aufschwingen können.

Klar.

Auf die bin ich gestoßen, als ich nach möglichst geringen Verlusten in den Dioden schaute. Daher auch welche, die viel Strom können, denn bei geringem Strom sind die in einem verlustarmen Bereich der Kennlinie.

Eher weniger. Ich habe so eine an anderer Stelle eingebaut, wo es um einen Verbraucher von 15 bis 30W (Mini-ITX Board mit PicoPSU-Versorgung) bei 25..30V geht. Um die 0,3V nimmt sich die genannte Doppeldiode dort. Selbstverständlich ohne Kühlkörper nur im leichten Luftstrom :-)

Im einen Fall keine Option: da geht's um VMEbus-Netzteile (Retro!) im

19"-Schrank, die einzelne 1HE-Lüftereinschübe in den "Zwischenetagen" versorgen. Diese Netzteile schaffen bei +12V schon 6 oder 10A, von denen ich mit meiner heutigen Anwendung (heute teils keine drehenden Festplatten mit 12V-Bedarf mehr) nur noch einen Bruchteil brauche. D.h. diese 12V-Zweige von großen Schaltnetzteilen sind vermutlich sowieso ziemlich nahe an der Mindestlastgrenze (keine Daten dazu vorhanden außer für den Hauptzweig für +5V: min. 5A, max. 50A).

Danke für diesen Hinweis. Auf diesen exorbitant hohen Wert hatte ich nicht geachtet. Beim Blick aufs Diagramm relativieren sich die 50mA doch ein bißchen :-)

Gruß, Ralf

Unwahrscheinlich, aber im worst case möglich. Ich kenne das von Szenarien, wo von Steckernetzteil auf PoE (Power over ethernet) umgeschaltet wird, per Dioden-OR. Der plötzliche Lastsprung kann reichen, daß das Netzteil in die Knie geht und das angeschlossene Gerät neu bootet, obwohl das Netzteil vorher seine Mindestlast gesehen hat - bzw. die Mindestlast für diesen Fall (Sprung von Leerlauf auf fast Volllast) ist höher als die Mindestlast, die das Netzteil prinzipiell für stabilen Betrieb braucht.

Wenn Du sicherstellen kannst, daß die Mindestlast pro Netzteil so hoch ist, daß es den Lastsprung sauber ausregeln kann, sehe ich keine Probleme.

Ach so: wenn die Dioden zu viel Verlustleistung haben, gibt es "ideale dioden"-Controller, die externe MOSFETs ansteuern:

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cu Michael

/ACK. Im Falle der einen Anwendung der großen VMEbus-Netzteile fehlen mir halt die Daten.

Interessant. Für mich bedeutet das - wenn ich diesen Aufwand mit den MOSFETs nicht bauen möchte - die Schottky-Dioden möglichst kalt zu halten. Glücklicherweise ist bei solch einem "Alu- und Eisenhaufen" wie einem 19"-Schrank genügend Kühlblech und -luft vorhanden :-)

Bei anderen Anwendungsfällen ist dies eine echte Anregung.

Gruß, Ralf

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