Strom- und Spannungsversorgung
Strom- und Spannungsversorgung
Im Amateurfunk benötigen wir Netzgeräte, die unsere Funkgeräte mit der richtigen Spannung versorgen. Die meisten Amateurfunk-Transceiver arbeiten mit 13,8 V Gleichspannung.
Eigenschaften von Gleichspannungsquellen
Frage ED301: Welche Eigenschaften sollten Gleichspannungsquellen aufweisen?
Was bedeutet das?
- Wenn der Verbraucher (z.B. der Sender beim Senden) mehr Strom zieht, darf die Spannung nicht einbrechen
- Die Ausgangsspannung soll möglichst konstant bei 13,8 V bleiben
- Ein gutes Netzteil liefert stabile Spannung unabhängig von der Last
Beim Senden zieht ein Transceiver viel mehr Strom als beim Empfangen. Wenn die Spannung dann einbricht, kann das zu verzerrter Modulation, Fehlfunktionen oder sogar Beschädigungen führen.
Das Schaltnetzteil
Frage ED302: Es gibt zwei Arten von Netzteilen: das klassische lineare Netzteil und das moderne Schaltnetzteil.
- Hoher Wirkungsgrad (wenig Verluste, wird nicht so heiß)
- Geringes Gewicht (kleiner Hochfrequenz-Transformator)
- Geringes Volumen (kompakte Bauweise)
Wie funktioniert ein Schaltnetzteil?
- Die 230 V Wechselspannung wird zuerst gleichgerichtet
- Diese Gleichspannung wird mit einem elektronischen Schalter zerhackt (z.B. mit 120 kHz)
- Ein kleiner Transformator transformiert die Spannung herunter
- Danach wird wieder gleichgerichtet und geglättet
Vorteil der hohen Frequenz: Bei 120 kHz kann der Transformator viel kleiner und leichter sein als bei 50 Hz!
Vergleich: Linear vs. Schaltnetzteil
| Eigenschaft | Lineares Netzteil | Schaltnetzteil |
|---|---|---|
| Gewicht | Schwer (großer Trafo) | Leicht |
| Größe | Groß | Kompakt |
| Wirkungsgrad | ~50% | ~85-95% |
| Wärmeentwicklung | Hoch | Gering |
| HF-Störungen | Keine | Möglich |
Nachteil des Schaltnetzteils
Frage ED303: Der Hauptnachteil eines Schaltnetzteils ist, dass es hochfrequente Störungen erzeugen kann.
Lösung: Moderne, für den Amateurfunk konzipierte Schaltnetzteile haben gute EMV-Filter eingebaut und stören kaum noch.
- Schaltnetzteil = hoher Wirkungsgrad (NICHT niedrig!)
- Schaltnetzteil = geringes Gewicht (NICHT hoch!)
- Schaltnetzteil = geringes Volumen (NICHT groß!)
- Nachteil = HF-Störungen möglich
Spannungsverlauf nach Gleichrichtung
Frage ED304: Diese Schaltung zeigt einen Transformator mit Einweg-Gleichrichter (Diode) und Siebkondensator:
Die Spannung $U$ am Ausgang hat diesen Verlauf:
- Die Diode richtet die Wechselspannung gleich → nur positive Halbwellen
- Der Kondensator glättet die Spannung → keine scharfen Spitzen
- Es bleibt eine Welligkeit (Ripple) übrig
- Die Spannung ist immer positiv (über der Nulllinie)
Zusammenfassung für die Prüfung
| Frage | Thema | Richtige Antwort |
|---|---|---|
| ED301 | Gleichspannungsquellen | Hohe Spannungskonstanz bei Belastung |
| ED302 | Schaltnetzteil-Eigenschaften | Hoher Wirkungsgrad, geringes Gewicht, geringes Volumen |
| ED303 | Schaltnetzteil-Nachteil | Kann HF-Störungen erzeugen |
| ED304 | Spannungsverlauf Gleichrichter | Geglättete pulsierende Gleichspannung |
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Welche Eigenschaften hat ein Schaltnetzteil?
Welches ist der Hauptnachteil eines Schaltnetzteils ?
Welchen Verlauf hat die Spannung $U$?