5-Volt-2-Ampere-Netzteil mit Micro-USB-Stecker

Das Netzteil kam in einem Umschlag, ohne Schachtel oder Ähnliches.
Übrigens überrascht mich die Liefergeschwindigkeit aus China in letzter Zeit angenehm: Die Pakete sind in etwa anderthalb Wochen da.

Das Netzteil überraschte mich wieder einmal. Wie gewohnt hatte ich schon Messer und Hammer geholt und ein paarmal auf die Naht zwischen den Gehäusehälften geschlagen, aber sofort gemerkt, dass etwas nicht stimmte: Der Klang war anders.
Das kann doch nicht sein, dachte ich und suchte nach einer Schraube. Wie erwartet fand ich sie unter dem Aufkleber.
Praktisch. Ich bin schon so daran gewöhnt, dass Netzteile verklebt sind, dass es sich fast ungewohnt anfühlt.


Ich kam bis zur Platine, und dort überraschte mich das Netzteil erneut.
Als ich die „Phantome“ bemerkte, dachte ich zuerst, das Netzteil sei wie üblich in der billigsten selbstschwingenden Schaltung aufgebaut und habe keine Ausgangsdrossel.
Das Netzteil war mit dem recht bekannten PWM-Controller Viper22A aufgebaut und hatte eine Ausgangsdrossel.
Eine Eingangsdrossel fehlte allerdings :(
Dafür war ein Y1-Kondensator zwischen Ein- und Ausgang verbaut, obwohl oft einfach ein hochspannungsfester Keramikkondensator verwendet wird.
Die Ausgangskondensatoren haben jeweils 470 µF – zu wenig. Bei 2 A sollten es mindestens 1000 µF sein.


Als Erstes fiel mir aber der viel zu kleine Transformator auf. Soweit ich weiß, müsste der Transformator bei den 60 kHz, mit denen dieser PWM-Controller arbeitet, etwa anderthalbmal so groß sein.
Am Eingang ist eine Sicherung vorhanden.
Oben hatte ich geschrieben, dass ich noch erklären würde, warum die Ausgangsspannung zu hoch ist. Das ist kein Fehler, sondern genau so beabsichtigt. Der IC, der die Ausgangsspannung überwacht, hat eine Schwellenspannung von 2,5 V. Für 5 V verwendet man also einen Spannungsteiler im Verhältnis 1:2. Hier bestand der Spannungsteiler jedoch aus Widerständen mit 4,7 und 5,1 kΩ. Die Ausgangsspannung wurde also absichtlich angehoben, um den Betrieb mit einem längeren Kabel auszugleichen. Viel gebracht hat das allerdings nicht :(


Die Platine besteht zwar aus billigem Hartpapier, aber die Lötstellen sind durchaus akzeptabel. Der PWM-Controller wurde allerdings offensichtlich ausgetauscht; man sieht Spuren von Lötarbeiten und Flussmittel.


Weitere Detailfotos.
1. PWM-Controller Viper22A. Unter diesen Bedingungen liegt die berechnete Leistung bei etwa 12 W – die Reserve ist also sehr knapp.
2. Ausgangsdiode SR560, eine Schottky-Diode für 5 A. Nicht schlecht. Daneben ist noch Platz für eine weitere Diode, offenbar war der Einbau von zwei schwächeren Dioden vorgesehen.
Das Kabel ist für diesen Strom allerdings etwas dünn, besonders bei dieser Länge.
3. Eingangskondensator mit 6,8 µF – zu wenig. Für so ein Netzteil sollten es 10 µF oder mehr sein.
4. Ein weiterer Elektrolytkondensator im Versorgungskreis des PWM-Controllers. Seine Kapazität ist hier völlig ausreichend. Startprobleme gibt es keine, das Netzteil läuft sofort an.


Nach der Begutachtung habe ich den Schaltplan dieses Netzteils gezeichnet.


Da ich das Netzteil nicht nur zur Begutachtung geöffnet hatte, sondern auch versuchen wollte, es zu verbessern, habe ich meine Vorräte durchgesehen und beschlossen, einige Bauteile hinzuzufügen bzw. auszutauschen.
1. Die Kapazität des Eingangskondensators erhöhen. Einen mit 10 µF hatte ich aber nicht gefunden, also musste ich einen mit 2,2 µF nehmen und parallel zum vorhandenen schalten (verringert die Welligkeit bei 100 Hz und die Erwärmung des PWM-Controllers).
2. Keramikkondensatoren mit 0,22 µF parallel zu den Ausgangskondensatoren schalten (verringert die hochfrequente Welligkeit der Ausgangsspannung).
3. Ein RC-Glied parallel zur Ausgangsdiode schalten (verringert die Störungen beim Schalten der Diode ein wenig).
4. Die Ausgangsdrossel von 10 µH durch eine mit 20 µH ersetzen. Außerdem war die alte Drossel offensichtlich mit zu dünnem Draht gewickelt; mit der neuen Drossel fallen die Erwärmungsverluste etwas geringer aus.
5. Einen der Ausgangskondensatoren durch einen größeren und hochwertigeren ersetzen.


Im Schaltplan habe ich die geänderten und hinzugefügten Bauteile farbig markiert.
Tatsächlich hatte ich auch versucht, die Kapazität von C3 auf 100 nF zu erhöhen und einen gleich großen Kondensator parallel zu C4 zu schalten, aber das machte keinen Unterschied.


So sah das Netzteil nach dem Umbau aus.


Wie sich in der Praxis zeigte, gab es aber überhaupt keinen Unterschied. Auch die „Phantome“ waren nicht verschwunden.
Die Erhöhung der Kapazität von C3 und der Keramikkondensator parallel zu C4 waren bereits der letzte Versuch, aber auch das änderte nichts.
Zum ersten Mal hat meine Modifikation nichts gebracht. Ich denke, die Erklärung dafür könnte beim falschen Transformator liegen, der wahrscheinlich nahe an der Sättigung betrieben wird.

Bei den Experimenten habe ich dafür die Temperaturen der Bauteile im Betrieb überprüft. Nach etwa einer halben Stunde Aufwärmzeit habe ich das Gehäuse schnell geöffnet und die Temperaturen gemessen:
Transformator – 90–93 Grad
PWM-Controller – 80 Grad
Ausgangsdiode – 80–86 Grad.




Als ich dieses Netzteil aber an das Tablet angeschlossen habe, für das es eigentlich gedacht war, stellte ich fest, dass es damit keine Probleme gibt und alles einwandfrei funktioniert.

Danach beschloss ich, eher aus Neugier nachzusehen, wie das Originalnetzteil meines Tablets arbeitet. Damit gibt es schließlich keine Probleme, und während des Ladens kann man problemlos weiterarbeiten.
Die Messung zeigte, dass die Spannung bei einer Änderung der Last deutlich weniger schwankt.
Ohne Last zeigte das Netzteil etwa 5,06 V, bei einer Last von 2 A waren es 4,92 V. Ein ausgezeichnetes Ergebnis.


Als ich mir aber das Oszillogramm der Ausgangsspannungswelligkeit dieses Netzteils angesehen habe, dachte ich: WIE?
Wie kann ein Netzteil mit einer derart hohen Restwelligkeit den Touchscreen unbeeinflusst lassen, während ein Netzteil mit deutlich geringerer Restwelligkeit den Betrieb völlig unmöglich macht?