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?
Wichtigste Eigenschaft: Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung eine hohe Spannungskonstanz haben.
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
💡 Warum ist das wichtig?
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.
Eigenschaften eines Schaltnetzteils:
- 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). Die Regelung erfolgt über das Tastverhältnis (PWM)
- 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.
⚠️ Problem: Durch das schnelle Schalten (z.B. 120 kHz) entstehen Oberwellen, die bis in den Kurzwellenbereich stören können. Das ist besonders ärgerlich für Funkamateure!
Lösung: Moderne, für den Amateurfunk konzipierte Schaltnetzteile haben gute EMV-Filter eingebaut und stören kaum noch.
💡 Merke für die Prüfung:
- 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. Der Kondensator glättet die Spannung, aber es bleibt eine Welligkeit (Ripple):
Die Spannung $U$ am Ausgang hat diesen Verlauf:
💡 So erkennst du den richtigen Spannungsverlauf:
- Die Diode richtet die Wechselspannung gleich → nur positive Halbwellen
- Es bleibt eine Welligkeit (Ripple) übrig
- Die Spannung ist immer positiv (≥ 0)
Hinweis: Das Prüfungsbild zeigt einen vereinfachten Verlauf. In der Praxis glättet ein gut dimensionierter Siebkondensator die Spannung deutlich stärker - die Spannung bleibt dann nahe am Scheitelwert mit sägezahnförmigem Ripple.
Antwortbilder unterscheiden:
- Richtig: Geglättete Gleichspannung mit sägezahnförmigem Ripple, immer ≥ 0 (Siebkondensator glättet)
- Falsch - Ohne Siebung: Einzelne positive Halbwellen-Pulse, dazwischen jeweils auf 0 (Einweg ohne C)
- Falsch - Vollweg: Doppelt so viele Pulse (beide Halbwellen gleichgerichtet, aber kein Siebkondensator)
- Falsch - Wechselspannung: Positive und negative Halbwellen (gar nicht gleichgerichtet)
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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Welchen Verlauf hat die Spannung $U$?