10.7 Netzteil
© M. Zollner 2008
10-193
10.7.3 Der Netzteil-Innenwiderstand
Die vom Netzteil erzeugte Gleichspannung bleibt – streng genommen – gar nicht gleich: Sie
ändert sich in Abhängigkeit von der Belastung, und zusätzlich ist ihr eine Brumm-Wechsel-
spannung überlagert. Wenn in diesem Zusammenhang also von
Gleichspannung
die Rede
ist, meint man den arithmetischen Mittelwert der Betriebsspannung, gemessen über kurze
Dauer, z.B. 20 ms. Lediglich im unbelasteten Zustand erzeugt das Netzteil eine Betriebs-
spannung, der nahezu keine Welligkeit überlagert ist. Diese Maximalspannung entspricht fast
dem Scheitelwert der sekundären Trafo-Leerlaufspannung, z.B. 500 V. Bei Belastung mit z.B.
200 mA bricht diese Spannung auf z.B. 460 V zusammen, und dieses Verhalten kann dem
einer idealen Spannungsquelle mit Innenwiderstand gleichgesetzt werden; im obigen Beispiel
R
i
= (500 – 460)V / 0.2A = 200
Ω
. Der Innenwiderstand hängt von Trafo, Gleichrichter, Elko
und Lastwiderstand ab, bei nicht allzu stark schwankender Belastung kann man aber die
Lastabhängigkeit ignorieren und den Innenwiderstand als Netzteil-Konstante betrachten.
Abb. 10.7.5
zeigt die Laststromabhängigkeit der Betriebsspannung für unterschiedliche Kon-
figuration. Das als ideal bezeichnete Netzteil enthält eine ideale Spannungsquelle und einen
idealen Gleichrichter, der lastabhängige Spannungsabfall entsteht ausschließlich aufgrund der
Kondensatorentladung. Die beiden anderen Kurven wurden an einem Netzteil mit realem
Trafo gemessen, dessen Innenwiderstand 2
x
40
Ω
beträgt. Dass bereits so kleine Widerstände
erhebliche Wirkung haben können, liegt am hohen Spitzenstrom (Kap. 10.7.2).
0
50
100
150
200
250
400
420
440
460
480
500
C
= 32 F
a
b
c
V
mA
0
50
100
150
200
250
0
10
20
30
40
50
60
70
C
= 32 F
a
b
c
V
ss
mA
Abb. 10.7.5:
Abhängigkeit der Betriebsspannung (links) und der Brummspannung (rechts) vom Laststrom.
a = ideales Netzteil, b = Si-Gleichrichter (1N4007), c = Röhrengleichrichter (GZ34). Reine RC-Belastung.
Natürlich macht es einen Unterschied, ob die Betriebsspannung bei Belastung um 30 V oder
um 100 V zusammenbricht, denn hiervon hängen die Arbeitspunkte der Endröhren ab; und je
nach Siebung wirkt sich eine derartige Spannungsschwankung sogar noch bis zu den Vor-
röhren aus (Kap. 10.1). Am stärksten bricht in Abb. 10.7.5 die Spannung am Röhrengleich-
richter zusammen; für
I
= 150 mA um
U
= 75 V. Mit
U
/
I
erhält man hieraus den absoluten
Innenwiderstand (500
Ω
), mit
dU
/
dI
den differentiellen (300
Ω
). Mit einer größeren Ladeka-
pazität lassen sich beide Innenwiderstände verringern, allerdings erhöht sich damit der durch
die Dioden fließende Spitzenstrom (vergl. Abb. 10.7.2).
Die der Betriebsspannung überlagerte
Brummspannung
ist gemäß Abb. 10.7.5 beim Röhren-
gleichrichter am geringsten, weil der relativ große Innenwiderstand einen großen Stromfluss-
winkel bewirkt. Bei Gegentaktendstufen kompensieren sich im Idealfall die Brummströme im
Ausgangsübertrager (Kap. 10.5.2), bei Eintaktendstufen führt die Brummspannung in der
Regel zu einem hörbaren Brummen.