Stromspannung von dem Lüfter

[georg-AW]

@marius1
Hi
Sofern die originale 12V Zenerdiode noch in Ordnung ist, der 1 Ohm Widerstand bzw. die Brücke auch, kannst du einen Lüfter mit 60mA 12VDC problemlos anschliessen. Ohne irgendwelche Modifikation.
Andernfalls raucht der Lüfter wieder ab.
ciao Georg

[Marius1]

@georg-AW

Wie kann ich prüfen ob die noch i.O ist?

Mfg

[AtlonXP]

Andernfalls raucht der Lüfter wieder ab.
ciao Georg

Hallo Marius1, Georg scheint sich heute sehr kurzzufassen.

Messe bevor du den Lüfter anschließt die Spannung, bei einer Lüfter Geschwindigkeit von 100%.
Da sollten annähernd 12V zu messen sein.
Sind dort aber 24V zu messen, raucht tatsächlich der Lüfter.

Mein Lüfter SUNO am RF1000 hat 12V und 0,45 Watt.
Aus unerklärlichen Gründen wurde der Widerstand R97 von 1 Ohm auf 15 K Ohm hochohmig.
Die Klapprige Schaltung hat ihren Schwachpunkt in der 1 Watt Z Diode und dem 1 Ohm R97 Widerstand.
Die Z Diode war bei mir nicht hinüber, ich konnte die Hochohmige (15 K Ohm) 12 V noch messen.
Ich gehe immer noch davon aus, dass dieser Widerstand nur ein ½ Watt Leistung hat.

So und nun die Gretchenfrage zum besseren Verständnis der Elektronik.
Ein Lüfter mit 12V und 60 mA wird an diese klapprige Schaltung angeschlossen.
Der Lüfter hat folglich 0,72 Watt.
Zugegeben eigentlich sollte das passen!

Jetzt betrachte ich es aus der Sicht der Z Diode.
Es werden also 0,06 A gezogen auch vor der Z Diode, an der 24V Zuleitung.
Die Z Diode reduziert aber nur die Spannung und ist kein Übersetzer der angeforderten Leistung.
Somit wird die Z Diode mit 24V und 0,06A belastet.
Der Spannungsabfall von 24V auf 12V wird somit in der Z Diode verbraten.
Leider wird das von den meisten Leuten vergessen.
Das bedeutet, eine Tatsächliche Lasst auf der Z Diode von 1,44 Watt.
Somit ist die Z Diode um etwa das 1,5 fache überlastet.


Und jetzt komme ich selber in Erklärungsnot an dem R97 Widerstand 1 Ohm.
Ein Ohm ist so gut wie Nichts, darum wird auch so gut wie Nichts verbraten.
Ich glaube zu meinen, dass dieser so lange er nur bei einem Ohm bleibt auch halten sollte.
Sobald sich aber nur geringfügig die Ohm Zahl erhöht (durch erwärmen der Z Diode z.B.?), wird die Belastung des Widerstands anwachsen.
Der Widerstand wird somit irgendwann überlastet!

Georg nun bist du dran.
Bitte stelle es richtig, wenn du hier etwas anders siehst.

LG AtlonXP

[Marius1]

Ohje, das ist ja mal schwierig Ich würde mal die Spannung messen und dann den Lüfter mal anbauen. Mein letzter Lüfter mit 0.05A hat bis jetzt auch nichts ausgelöst und bis jetzt hat nichts davon geraucht

Mfg Marius

[georg-AW]

Hi alle

Tatsächlich gilt hier in der EU immer noch das ohmsche Gesetz (kein Ohmxit). Die Zenerdiode D2 ( 12V 1W) ist zusammen mit dem Widerstand R 96
( 1 Ohm ) und dem Lüfter 12V 60mA in Serie geschaltet. D.h. durch alle fliesst derselbe Strom nämlich ca. 60mA. ( vorausgesetzt der Kondensator 220uF ist geladen)
Somit 0.06A x 12V am Lüfter = 0.72W, 0.06A x 12V an der Zenerdiode = 0.72 W ! ... ( 12 V + 12 V Betriebsspannung = 24 V )
Zum Wirkungsprinzip:
Der Pulsweite modulierte Strom ( PWM ) lädt den Kondensator welcher parallel zum Lüfter liegt. diese Ladespannung ( nun eine Gleichspannung ) speist den Lüfter.
Diese Gleichspannung ist aber abhängig vom Tastverhältnis des PWM Signales ( softwaregesteuert 0...100% )
Wenn die Spannung einen Wert von ca. 4V hat, läuft der Lüfter an. Durch Veränderung des Tastverhältnisses wird versucht die Drehzahl des Lüfters zu verändern. Es besteht dann ein Gleichgewicht Ladestrom - Entladestrom ( Lüfterstrom ) Das ist natürlich nur eine Bastlerlösung, weil diese Art Lüfter eigentlich so nicht geregelt werden sollen/können. ( SUNON Datenblatt )
Der 1 Ohm Widerstand hat nur die Funktion einer Strombegrenzung weil theoretisch beim Laden des Kondensators sehr hohe Spitzenströme entstehen welche u.U die Zenerdiode flachlegen können.
Dies ist aber vom Typ Elko abhängig, zudem sind noch genügend andere zb. Steckerübergangswiderstände, Seriewiderstand des Elkos selbst, Platine etc. vorhanden, so dass der 1 Ohm Widerstand auch durch eine Brücke ersetzt werden kann. Was offensichtlich bei einigen Platinen der Fall ist.

Fazit : Die Zenerdiode ist nicht überlastet, Marius kann seinen 60mA Lüfter anschliessen.

ciao Georg

[AtlonXP]

Danke Georg für deine Antwort.

Ob ich mit meinen Bedenken richtig liege, da bin ich mir selber nicht sicher.
Du bist leider nicht darauf eingegangen.

Hier meine Rechnung:
0.06A x 24V Eingang Z Diode = 1,44W

Und nun nochmals übertrieben,
Voraussetzung die Diode verfügt über diese Spannungsfestigkeit:
0.06A x 48V Eingang Z Diode = 2,88W

LG AtlonXP

[georg-AW]

@atlon

Hi

Deine Berechnungen der Leistung der Zenerdiode ist leider falsch. Die Zenerdiode wird nicht dauernd überlastet. Der Mittelwert liegt immer unter 1 Watt.
> Über dem Lüfter liegen 12V. Über der Zenerdiode liegen ebenfalls 12 V. ( 12 V + 12V = 24V Betriebsspannung ) Dies nur bei 100% Tastverhältnis.
Bei einem tieferen Verhältnis liegt für kurze Zeit über der Zenerdiode zwangsläufig immer noch 12 V, die Differenz zur Betriebsspannung daher am Lüfter.Der kurzeitige Strom ist zwar nun höher als 0.06A , da aber nur der Mittelwert für die Leistung der Zenerdiode zählt, spielt das keine Rolle.
Die effektive Spannung am Lüfter ist nun wegen des Kondensators aber tiefer als 12V. ZB 1.2 V bei 10% Tastverhältnis.
Eine 1 W Zenerdiode kann kurzzeitig mit einer wesentlich höheren Spitzenleistung belastet werden. ZB bei 10% Tastverhältnis bis 10W.
D.h. im RF 1000 wird die Dauerleistung von 1 Watt nicht überschritten.

ciao Georg

[AtlonXP]

Die Geschichte mit PWM habe ich in meiner Anschauung vernachlässigt.
Darum gebe ich hier auch mein grünes Licht am Marius1 weiter.
Wir werden sehen wie lange die Schaltung hält.
Reden wir in 3 - 4 Jahren darüber.
Stark belastet Bauteile altern auch gerne schneller.
Bei mir hatte die Schaltung nach dieser Zeit den Geist aufgegeben, warum auch immer?

Ich muss zugeben, PWM ist für klapprige Schaltungen gemacht worden.
Es funktioniert etwa wie wenn ein Radfahrer nur stoßweiße Trippelt und sich jedes Mal danach ausruht.
Der größte Vorteil liegt hierbei für Transistoren und MOSFET, die entweder stromlos oder voll geöffnet sind.
Somit halten diese Bauteile erheblich mehr aus.

Jetzt die Begründung warum ich mich auf die rückseitige Betrachtung an der Z Diode so beharre.
Ich betrachte die Diode in diesem Fall, wie einen halb geöffneten Transistor.
Es könnte durchaus sein, da Georg mit 12V + 12V rechnet, sich die Leistung nur auf die zu verbratenen 12V bezieht.

Aus diesem Grund habe ich die Spannung zur Anschauung auf 48V erhöht.
Gilt nun 48V + 12V oder 36 +12V?
Georg, ist es richtig, dass jetzt die Dreifache Leistung es zu verbraten gilt, oder muss die Leistungsangabe sogar auf das Vierfache lauten?

Ich bin im Besitz von zwei Leistungsnetzteilen.
Das eine hat 12V-13,5V und ist mit 5-7A ausgezeichnet.
Es ist regelbar im angegebenen Spannungsbereich, über einen kleinen Trimmer.
Es funktioniert ausgezeichnet und der Leistungstransistor wird nicht übermäßig heiß.
Es packt bedenkenlos 3-4 A über mehrere Stunden.

Das andere ist selbst gebaut!
Es ist ein echtes Labor Netzteil mit Strom und Spannungsstabilisierung.
Auch bei diesem wurde der fetteste Leistungstransistor verbaut.
Früher 2N3055, heute bessere Ersatztypen.
Doch leider hält das Ding über längere Zeit kein 2A bei 12V aus und der Transistor ist wieder mal verheizt.
Warum ist das so?
Der Netz Trafo stellt eine Versorgungsspannung von 30V zur Verfügung.
Der Transistor ist somit, weit weniger als halb offen.
Der Transistor muss darum eine Menge Leistung verbraten.
Somit reicht die Kühlung bei weitem nicht aus.
Die Kühlkörper der beiden Netzteile sind etwa gleich groß.

Ich gebe zu, ich sollte mir mal ein getaktetes Labornetzteil gönnen.
Intern wird dort die Spannung auch per PWM reduziert und das geregelte Heizen wird weniger!
Aber irgendwie hänge ich an dem Ding.

Georg, ich hoffe deine Geduld nicht zu überstrapazieren, doch sollte dieses wichtige Problem eindeutig geklärt sein.

LG AtlonXP

[georg-AW]

Hi

Der Unterschied zwischen einem linear geregelten und einem getaktetem Netzteil ist klar.
Da bei einem primär oder sekundär getaktetem Netzteil der oder die Leistungshalbleiter nur zwei Betriebszustände haben. Nämlich leitend bzw. gesperrt, ist die Verlustleitung im Transistor oder Mosfet wesentlich geringer ( rein theoretisch Null Watt ).
So lassen sich Wirkungsgrade von gegen 90% erreichen. Entsprechend gering ist die Wärmentwicklung bzw. der Aufwand für eine Kühlung der Endstufe.

Anders bei einer linearen Regelung. Wie in deinem Netzteil muss man so rechnen > Trafospannung U x Wurzel 2 dh. 30x1.4= 42V
Bei einer Ausgangsspannung am Netzeil von zb. 5V und einem Strom von 2A würden im 2N3055 > ( 42-5 ) x 2 = 74 Watt verheizt.
Bei einer Ausgangsspannung von 12 V > (42-12) x 2 = 60 Watt.
Der 2N3055 hat bei 25°C Gehäusetemperatur eine max. Verlustleitung von 115 Watt , bei höheren Gehäusetemperaturen darf man den Transistor nur noch mit einer deutlich reduzierten Leistung betreiben, das sog. derating ist 0.657 W/°C. Das heisst, eine gute Kühlung ( Kühlkörper , Ventilator ) ist notwendig.
Geschaltete Netzteile sind kompakter, kleiner, leichter als lineare, dafür ist der Aufwand zur Filterung im EMV Bereich wesentlich höher.
Die Stabilität kann mit beiden Methoden gleich gut erreicht werden.

ciao Georg

[AtlonXP]

Ja „woll“,
danke georg-AW.

Diese Antwort von Dir, hat mich riesig gefreut.

Es wird also nur die Leistung verrechnet, wo auch tatsächlich verheizt werden muss.
Die Leistung wo weiter gereicht wird, spielt in der Berechnung keine Rolle.
Somit ist auch geklärt, warum der R97, 1Ohm Widerstand mit nur ½ Watt,
nicht gleich das Handtuch wirft.

Für die wo hier mitlesen:
Der 2N3055 war in den 70er Jahren der bekannteste Leistungstransistor schlecht hin.
Heute ist dieser überholt von neueren Generationen und MOSFET.
Aber die Physik bleibt die gleiche und die Heizleistung abzüglich von geringeren Verlusten auch.

Die Berechnung mit Wurzel aus Zwei, hat etwas mit dem Gleichgerichteten Wechselstrom zu tun.
Das ist nur interessant für Elektriker und Elektroniker.

Der Konstruktionsfehler an meinem selber gebauten Netzteil, ist hier der Trafo.
Hätte dieser eine Mittelpunktanzapfung, könnte man die 42 V halbieren und auch bei Bedarf koppeln.
Die Heizleistung würde sich somit halbieren.

Jetzt kommt noch die Idee zwei Transistoren parallel zu betreiben.
Das ist aber auch nicht das Gelbe vom Ei.
Die Transistoren haben eine Streuung der Elektrischen Werte.
Einer wird wärmer als der Andere und stirbt zuerst, danach gleich auch noch der Zweite mit.

Dies ist nun, wenn man es ummünzt auf unseren Drucker (Lüfter Elektronik), ein gute Erklärung, warum die Lüfter Steuerung klapprig ist und auch warum die ominöse Zusatzplatine keinen Deut besser konstruiert ist.

LG AtlonXP