Ok dann will ich mal ein wenig diesen Wust an Informationen sortieren und ein wenig Aufräumen...
Also weiter oben habe ich gesagt, dass wir ein PC-Netzteil als Energiequelle zur Versorgung unseres Federbrenners benutzen. Das Netzeil gibt natürlich seine Spannung kontinuierlich und dauerhaft ab. Wie ich bei der Beschreibung des Bildes weiter oben jedoch sagte stellen die Kurven
NICHT DIE SPANNUNG dar, denn die ist ja fest, sondern den Strom. Die PWM Schaltunng schaltet nun aber eben die Last immer nur kurzzeitig an das Netzteil und dann wieder ab. Deshalb der rechteckige Stromverlauf!
Da das Netzteil selbst eine Feste Spannungsquelle ist, mit 12V und 5V Ausgängen, müssen wir uns etwas einfallen lassen, diese Ausgänge so zu belasten, das das Netzteil nicht überlastet wird.
Nehmen wir an wir haben einen Draht, dessen Widerstand 0,1Ohm beträgt. Legen wir 5V da an, würden gerne 50A durch diesen Draht fließen.
Ein PC Netzteil hat jetzt die Eigenschaft, nicht die Spannung so zu regeln, das nur der Maximal vom Netzteil lieferbare Strom fließt, sondern das PC Netzteil schaltet einfach ab. Dies dient der Sicherheit, um zu verhindern das bei einem Kurzschluss im PC andere Hardware beschädigt wird und das auch kein Brand entstehen kann. Dabei reagieren die Netzeile verdammt schnell. Etwa vergleichbar mit einem Sicherungsautomaten. (Ich vermute geschätzt etwa er Klasse "flink")
EDIT: Das dient nicht nur der Sicherheit, sondern die Elektronik im PC reagiert äusserst empfindlich auf Spannungsschwankungen. Deshalb DARF die Spannung am Ausgang des Netzteils überhaupt nicht verändert werden, sondern MUSS möglichst stabil bei 5 oder 12V liegen. Daher ist es zwingend nötig, bei Überlast, und damit verbundenem Spannungseinbruch, die Elektronik so schnell wie möglich Spannungsfrei zu schalten! Würde die Last plötzlich wieder sinken, würde es dadurch nämlich zu Spannungen höher als 5V oder 12V kommen die die Bauteile beschädigen!!!
Mit der oben genannten Pulsweitenmodulation ist es möglich, denn fließenden Strom zu pulsen. Also in Pakete zu verpacken und zwischen den Paketen haben wir eine Pause. Das bedeutet, wir schalten die Last sehr schnell dauernd auf das Netzteil und dann wieder ab. Das Verhältnis zwischen der Länge eines Paketes und der Länge einer Pause nennt sich Tastverhältnis und bestimmt, um wie viel Prozent die Abgegebene Leistung reduziert wird und das ALLES OHNE DAS WIR AN EINEM WIDERSTAND LEISTUNG UNGENUTZT VERBRATEN MÜSSEN... Unsere Last hat wie oben gesagt z.B. einen Widerstand von 0,1Ohm. Beim Aufschalten der Last fließt also sofort ein Strom von 50A. Beim Abschalten nach bspw. 1ms (wenn wir z.B eine Schaltfrequenz von 100Hz haben und ein Tastverhältnis von 10%) sinkt der Strom wieder auf 0A.
Damit können wir die 5V an den Draht mit 0,1 Ohm anschließen und trotzdem genau die Leistung regeln die der Draht bekommen soll, in dem wir das Verhältnis zwischen Strom ein und Strom aus verstellen. In diesem Falle wären das dann
5Vx50A=250W. ( nur für den Eingeschaltet Zyklus von 1ms dauer) durch das Tastverhältnis von 10% erhalten wir dann 250Wx0,1=25W im Mittel. Diese 25W würden das Netzteil sicher nicht überlasten.
ABER:Liefert das Netzteil nominal auf 5V nur 20A, also 100W, ist es während dieser 1ms für jeweils 50 Male pro sekunde um 250% überlastet, um dann 50x pro sekunde 9ms lang gar nicht belastet zu sein.
Jetzt ist es ja so, das ein PC Netzteil meistens wie oben beschrieben abgesichert ist und bei Kurzschluss sehr schnell abschaltet. Deshalb kann es passieren, das bei einem "Eingeschaltet"-Zyklus, wenn der Draht kurz mit Energie versorgt wird, die Sicherungsschaltung des Netzteils bereits auf den Kurzschluss reagiert und abschaltet.
Ich weiß, dass in den Netzteilen große Kondensatoren drin sind. Ich kann mir aber gut vorstellen, das diese alle vom inneren des Netzteils gesehen vor der Sicherungsschaltung liegen. Ausserdem ist es für die Elektronik des Schaltnetzteils verträglicher wenn die Leistung gleichmäßig abgegeben wird, statt das Netzteil kurzzeitig um z.B. um 250% zu überlasten und dann eine Weile ausruhen zu lassen. Das macht kaum eine Regelung mit...
Wenn wir also am Ausgang besagten großen Kondensator parallel schalten, sorgen wir dafür, dass wie auf dem bild weiter oben, diese Stromspitzen abgefangen werden und die Last gleichmäßiger verteilt am Netzteil anliegt.
Ihr könnt es natürlich gerne auch ohne besagten Kondensator versuchen, aber ich kann mir gut vorstellen, dass das Netzteil entweder sofort abschaltet (abhängig von der PWM Frequenz, wenn sie hoch genug ist, reagiert die Sicherung nicht schnell genug) oder das Netzteil wird nach einer Weile den Geist aufgeben, weil Gleichrichter und Spannungsregler die kurzzeitig extrem viel höheren Ströme nicht ewig verkraften.
Ich hoffe ich konnte jetzt einigen den Sachverhalt etwas verständlicher machen
Ich weiß das sowas ganz ohne Elektronik-Kentnisse nicht wirklich leicht zu verstehen ist. Wenn man aber das Prinzip, das dahinter steckt, verstehen will, kommt man um diese Fachbegriffe und Zusammenhänge nicht drumherum. Wer es nicht versteht ist natürlich herzlich dazu eingeladen, sich mit der Thematik auseinander zu setzen und entsprechende elektronische Grundlagen zu lernen.
Für den reinen Einsatz und den Nachbau der Schaltung ist das aber nicht erforderlich. Da reicht es wenn man sich die Bauteile besorgt, den Schaltplan lesen kann und die Teile dann entsprechen zusammen lötet.
