Schaltnetzteil 24 V DC: Aufbau in 3D

Wie macht ein kleines Gerät auf der Hutschiene aus der Netzspannung 24 V Gleichspannung? Hier zerlegst du ein Schaltnetzteil in 3D, von den Eingangsklemmen bis zur LED DC OK. Danach geht es darum, was du am Netzteil im Schaltschrank misst, wie die 24-V-Abgänge abgesichert werden und woran typische Ausfälle zu erkennen sind.

Die Bauteile im Überblick

1. Gehäuse

   Das Gehäuse rastet auf die Hutschiene und schützt vor Berührung. Durch die Schlitze zieht warme Luft ab, darum Einbaulage und Abstände aus der Anleitung einhalten. Das Typenschild nennt Ein- und Ausgangsspannung und den größten Ausgangsstrom.

2. Eingangsklemmen und Netzfilter (L, N, PE)

   Unten kommt das Netz an: Außenleiter L, Neutralleiter N und Schutzleiter PE. Dahinter sitzen meist eine Gerätesicherung und der Netzfilter aus Drossel und Kondensator. Er hält Störungen, die beim Schalten entstehen, vom Netz fern.

3. Gleichrichter und Ladeelko

   Der Brückengleichrichter macht aus der Wechselspannung eine pulsierende Gleichspannung, der große Elko glättet sie. Sie ist etwa so hoch wie der Scheitelwert der Netzspannung. Der Elko kann nach dem Abschalten noch geladen sein, darum das Netzteil nicht öffnen.

4. Schalttransistor mit Kühlkörper

   Der Transistor schaltet diese Gleichspannung sehr schnell ein und aus, viel schneller als die Netzfrequenz, und legt sie so an den Trafo. Wie lange er jeweils einschaltet, bestimmt die Regelung. Seine Wärme gibt er an den Kühlkörper ab.

5. Hochfrequenz-Transformator

   Der Trafo setzt die Spannung herunter. Primär- und Sekundärwicklung sind nicht leitend verbunden: galvanische Trennung. Auf der Platine hält ein Abstand beide Seiten auseinander, im Modell die weiße Linie. Wegen der hohen Frequenz reicht ein kleiner Ferritkern.

6. Optokoppler-Rückführung zur Regelung

   Die Ausgangsspannung wird ständig gemessen. Weicht sie ab, meldet ein Optokoppler das mit Licht an den Regel-IC auf der Netzseite, die Trennung bleibt erhalten. Der Regel-IC lässt den Transistor kürzer oder länger einschalten.

7. Ausgangsgleichrichter, Elkos und Klemmen + und −

   Hinter dem Trafo richtet eine schnelle Diode die Spannung gleich, Elkos glätten sie. Oben liegen die Klemmen + und −. Bei Überlast oder Kurzschluss begrenzt das Netzteil den Strom oder schaltet ab, je nach Bauart.

8. Einstellregler und LED DC OK

   Mit dem Einstellregler lässt sich die Ausgangsspannung etwas nachstellen, etwa gegen den Spannungsfall einer langen Leitung. Dabei am Ausgang messen. Die grüne LED DC OK leuchtet, wenn die Ausgangsspannung anliegt.