ID.nl logo
Schakelende voedingen: efficiëntie op de vierkante centimeter
© Reshift Digital
Huis

Schakelende voedingen: efficiëntie op de vierkante centimeter

Tot zo’n beetje halverwege de jaren tachtig van de vorige eeuw was voor thuisgebruik eigenlijk alleen de klassieke netvoeding beschikbaar. Met de opkomst van de pc en later ook mobiele apparaten veranderde dat razendsnel. Schakelende voedingen zijn nu de norm. Maar waarom?

Eerst een stukje theorie wat netvoedingen betreft. Standaard werkt het overgrote deel van de kleine elektronica in huis niet op de 230 Volt netspanning; een wisselspanning met een frequentie van 50 Hz. Het gaat altijd om (veel) lagere gelijkspanningen. Vanaf een paar Volt zelfs. Om van die netspanning een veilige laagspanning te maken is in ieder geval een transformator nodig. Niet alleen brengt deze de spanning omlaag, maar zorgt ook voor een galvanische (ofwel elektrische) scheiding tussen de levensgevaarlijke netspanning en de gewenste laagspanning. Een transformator bestaat in z’n eenvoudigste vorm uit twee spoelen waarin een ijzerpakket is gebouwd. Aan de primaire kant wordt de netspanning aangesloten. Doordat deze spoel een magneetveld opwekt, werkt de andere – secundaire - spoel als een soort van dynamo. Ofwel: deze wekt spanning op. De hoogte van de spanning is afhankelijk van de verhouding tussen de wikkelingen van de primaire en secundaire spoel. Stel je hebt een primaire spoel met 3000 wikkelingen en een secundaire met 300. Dan is de verhouding 3000 : 300, ofwel de spanning wordt met een factor 10 verlaagd: 230 / 10 = 23 Volt. Met een beetje simpel rekenwerk kun je zo allerlei spanningen realiseren. Overigens: omhoog transformeren kan óók, maar zie je tegenwoordig niet heel veel meer in apparatuur voor thuis. Vroeger, in de tijd van de buizenradio en beeldbuis-tv was dat omhoog transformeren veel meer gemeengoed.

Gelijkrichten en afvlakken

We zijn er nog niet. We hebben nu een keurige laagspanning. Echter: het betreft hier een wisselspanning met een frequentie van 50 Hz. Dat is hoe de netspanning op de primaire spoel wordt aangeleverd (een transformator werkt alleen met wisselspanning!). Het overgrote deel van de elektronische apparatuur vereist gelijkspanning. Kortom: de wisselspanning moet gelijkgericht worden. Dat kan eenvoudig met een zogeheten bruggelijkrichter, bestaande uit een viertal diode’s (vaak in één elektronisch onderdeel samengebouwd). Is die klus geklaard, dan hébben we weliswaar een gelijkspanning, maar wel een heel bobbelige, bestaande uit halve sinusvormige spanningspulsen. Om daar een mooie, vlakke gelijkspanning van te maken wordt een condensator over de gelijkrichter heen geplaatst. Deze condensator houdt lading (kort) vast, zie het maar als een soort van batterij met een heel korte laad- en ontlaadtijd. Het resultaat: een netjes afgevlakte gelijkspanning. Vervolgens volgt veelal nog een elektronische schakeling die de spanning precies op de gewenste uitgangsspanning houdt, bijvoorbeeld 5 Volt. Ziedaar: het aloude principe van de lineaire voeding.

Meer vermogen, grotere transformatoren

An sich werkt die truc prima en was dan ook decennialang dé standaard voor het beschikbaar maken van laagspanningen voor elektronische apparaten. Nadelen zijn er ook. Ten eerste groeien transformatoren snel al naar gelang er meer vermogen nodig is. Een standaard pc ‘trekt’ al gauw 600 Watt of meer, verdeeld over diverse uitgangsspanningen. Dat zou een enorme en loodzware transformator opleveren. Ook de condensatoren na de gelijkrichter zouden gigantische capaciteiten (en dus afmetingen) moeten hebben. Dergelijke voedingen zag je vroeger wel eens in een mainframe-computer. Veelal was het dan een aparte, zware kast met daarin een grote transformator en een arsenaal aan grote condensatoren. Een laatste nadeel van lineaire voedingen is, dat de efficiëntie te wensen over laat. Veel gaat verloren in de vorm van warmte.

©PXimport

Frequentie omhoog

Nu is het zo, dat transformatoren efficiënter worden al naar gelang de frequentie stijgt. Kortom: als je de frequentie verhoogt alvorens de wisselspanning de transformator in gaat biedt dat voordelen. Gangbaar voor dit soort schakelende voedingen is een frequentie ergens tussen de 20 kHz en 2 MHz. Om een wisselspanning met die frequentie te realiseren, wordt eerst de netspanning direct gelijkgericht. De hoge resulterende spanning wordt door een oscillator gebruikt om een wisselspanning met een frequentie van ergens tussen die genoemde 20 kHz en 2 MHz op te wekken. Die wisselspanning gaat vervolgens een transformator – met nu lekker bescheiden afmetingen – in. Daarna wordt de zaak (weer) gelijkgericht en afgevlakt. Dankzij de hoge frequentie van de wisselspanning is nu maar een relatief bescheiden condensator nodig. Vaak zie je verder dat de oscillator voor de transformator via het spanningsstabilisatiecircuit wordt aangestuurd. Het levert een ongelooflijk efficiënt geheel op meet een hoog rendement. Mits goed uitgevoerd.

Veiligheid

In dat laatste zinnetje hierboven zit ‘m de kern van het probleem. Je hebt vast al gemerkt dat je een schakelende voeding (in de vorm van bijvoorbeeld een telefoonlader) voor een paar Euro op eBay, bij AliBaba of de Action kunt kopen. Terwijl een merklader van bijvoorbeeld Apple, Samsung of Sony beduidend meer kost. Dat heeft alles te maken met kwaliteit en veiligheid. Bij de ultragoedkope adapters is veelal alleen de allernoodzakelijkste elektronica ingezet om een min of meer stabiele uitgangsspanning te realiseren. Vaak is bezuinigd op filters, met als gevolg dat die goedkope adapters verschrikkelijk storen op bijvoorbeeld aangesloten apparatuur, maar ook radio’s en dergelijke in de omgeving. Ernstiger is, dat de gemiddelde Chinese wegwerp-fabrikant het onderwerp veiligheid vaak volledig negeert. En dat bijvoorbeeld geen of niet voldoende scheiding is aangebracht tussen onderdelen die hoog- en laagspanning voeren. Met telkens weer trieste verhalen tot gevolg. Elektrocutie in de badkamer komt nog altijd te vaak voor. Daar zal je geen last van hebben met een correct, veilig en gecertificeerd opgebouwde adapter. Maar een goedkope Chinees kan zomaar de volle netspanning op een van de pinnen van je laadplug hebben staan. Merk je niks van, totdat je én je ladende telefoon én een geaard onderdeel in huis (verwarming, kraan, vol bad) aanraakt. Of je ladende mobiel in het bad laat vallen. Dan gaat het ineens gruwelijk mis.

©PXimport

Goedkoop is duurkoop

Ook zijn de supergoedkope laders vaak ondergedimensioneerd. Hetgeen betekent dat ze ofwel snel warm worden, ofwel een korte levensduur hebben (of allebei). Goedkoop is duurkoop, geldt ook nu maar weer eens. Ja, een merklader is duurder. Maar ook significant veiliger in alle opzichten. Betaal liever twee of drie tientjes voor een veilige lader die de rest van je leven meegaat (de USB-exemplaren zijn voor van alles en nog wat te gebruiken!) dan voor een el cheapo lader van onduidelijke herkomst. Tenzij je van spelletjes als Russisch Roulette houdt.

En die ‘oude’ netvoeding?

Is die klassieke netvoeding nu helemaal verleden tijd? Nee, want dat ding heeft ook zo z’n specifieke voordelen. Een nadeel van schakelende voedingen is dat ze (hoogfrequent) ruis introduceren. Dat stoort op bijvoorbeeld hifi-apparatuur en allerhande andere meer gevoelige elektronica. Nu is die ruis wel weg te filteren, maar dat vergt weer extra elektronica. En op een gegeven moment bereik je een omslagpunt waarbij dat economisch niet meer lonend is. Vandaar dat je in die genoemde hifi-apparatuur nog heel vaak klassieke, niet-schakelende voedingen aantreft. De uitgangsspanning van een dergelijke voeding is – mits goed ontworpen natuurlijk – vrij van HF-ruis en andere hoogfrequente storingen. Voor heel specifieke toepassingen blijft die ‘oude’ voeding dus nog gewoon in gebruik.

©Aleksandr Stepanov

▼ Volgende artikel
Vertrokken Lucasfilm-baas geeft update over aankomende Star Wars-films
Huis

Vertrokken Lucasfilm-baas geeft update over aankomende Star Wars-films

Kathleen Kennedy, de voorzitter van Lucasfilm die eerder deze week aankondigde te vertrekken bij het bedrijf, heeft een update gegeven over verschillende Star Wars-films die er aan zitten te komen.

Nieuw op ID: het complete plaatje

Misschien valt het je op dat er vanaf nu ook berichten over games, films en series op onze site verschijnen. Dat is een bewuste stap. Wij geloven dat technologie niet stopt bij hardware; het gaat uiteindelijk om wat je ermee beleeft. Daarom combineren we onze expertise in tech nu met het laatste nieuws over entertainment. Dat doen we met de gezichten die mensen kennen van Power Unlimited, dé experts op het gebied van gaming en streaming. Zo helpen we je niet alleen aan de beste tv, smartphone of laptop, maar vertellen we je ook direct wat je erop moet kijken of spelen. Je vindt hier dus voortaan de ideale mix van hardware én content.

Dat deed ze in een interview met Deadline, waarin ze ook terugblikt op haar tijd bij Lucasfilm. We wisten al van het bestaan van de aankomende films die ze vervolgens aanhaalde, maar op deze manier wordt er iets meer duidelijkheid gecreëerd over de status van deze projecten.

Mogelijke projecten

Zo werken James Mangold en Beau Willimon aan een script voor een film over het ontstaan van de Jedi - mogelijk genaamd Dawn of the Jedi. Volgens Kennedy heeft het duo een geweldig script geschreven, maar ligt de progressie rondom de film nu tijdelijk stil.

Daarnaast heeft ook Taika Waititi - bekend van de moderne Thor-films, What We Do in the Shadows en Jojo Rabbit - een script ingeleverd die blijkbaar "hilarisch" is. "Het is alleen niet mijn besluit (wat ermee gebeurt), zeker nu ik wegga." Steve Soderbergh en (acteur) Adam Driver willen daarnaast een script van Scott Burns verfilmen. Eerder werd er al een film rondom Drivers personage Ben Solo afgeschoten.

Tot slot is er nog de mogelijkheid dat Rian Johnson, de maker van The Last Jedi, terugkeert. Kennedy legt uit dat Johnson het erg druk heeft met de Knives Out-films, en dat hij ook bang is geworden van de kritiek die online werd geplaatst rondom zijn meest recente Star Wars-film. In eerste instantie zou Johnson een geheel nieuwe Star Wars-trilogie regisseren, maar dat lijkt nu dus onwaarschijnlijk. Kennedy kon dan ook geen uitsluitsel geven.

Aankomende bevestigde Star Wars-films

Er is in ieder geval veel onduidelijk over de staat van de toekomstige Star Wars-films, maar gelukkig weten we van enkele films dat ze sowieso uitkomen - mede omdat ze al zijn opgenomen.

Zo is daar de Mandalorian-film - The mandalorian and Grogu - geregisseerd door Jon Favreau - die in mei uitkomt - en volgend jaar Star Wars: Starfighter. In die film hebben onder andere Ryan Gosling, Flynn Gray en Matt Smith rollen. Fans kunnen zich de komende jaren dus nog opmaken voor meer dan genoeg Star Wars.

Het vertrek van Kathleen Kennedy

Zoals gezegd treedt Kathleen Kennedy dus af als voorzitter van Lucasfilm. Zij speelde zo'n veertien jaar lang een belangrijke rol binnen deze gigantische franchise. Ze zal wel deels betrokken blijven bij de reeks, onder andere als producent van The Mandalorian and Grogu en Starfighter.

Dave Filoni en Lynwen Brennan nemen het stokje van Kennedy over. Filoni gaat zich richten op de creatieve koers van Lucasfilm en Star Wars, terwijl Brennan de zakelijke kant op zich neemt. Beiden zullen onder leiding staan van Disney-voorzitter Alan Bergman.

▼ Volgende artikel
Waar voor je geld: 5 slimme thermostaat-sets voor een automatisch warm huis
© MG | ID.nl
Energie

Waar voor je geld: 5 slimme thermostaat-sets voor een automatisch warm huis

Bij ID.nl zijn we gek op producten voor een mooie prijs of die iets bijzonders te bieden heeft. Een paar keer per week gaan we daarom op zoek naar zulke producten. Niets is zo veranderlijk als het weer; het ene moment schijn de zon en een week later vriest het en ligt er sneeuw. Hoe fijn is het dan als jouw huia automatisch wordt verwarmd op het moment dat het nodig is? Een slimme thermostaat is dan wel handig. Wij zonden vijf slimme startersets met radiatorkraan.

Om je huis wat energiezuiniger te maken is het gebruik van de CV-ketel en de verwarming een goed begin om deze wat beter reguleren. En in plaats van dat je dat zelf helemaal handmatig moet bijhouden, kun je kiezen voor een slimme thermostaat die dat voor je doet. Wij vonden vijf handige startersets met slimme thermostaat en extra apparatuur zoals radiatorkranen waarmee je direct aan de slag kunt.

Netatmo Slimme Thermostaat

Met deze uitgebreide Netatmo-bundel haal je in één keer een complete zoneregeling in huis. De set combineert de iconische Netatmo Slimme Thermostaat met maar liefst drie extra slimme radiatorkranen. Dit is de perfecte oplossing als je niet alleen je woonkamer, maar ook drie andere vertrekken (zoals een werkkamer, badkamer of slaapkamer) individueel wilt verwarmen.

Het design, ontworpen door Philippe Starck, is minimalistisch en tijdloos. De thermostaat zelf is eenvoudig te bedienen en werkt met vrijwel alle CV-ketels (aan/uit). De kracht zit echter in de combinatie met de radiatorkranen: deze meten de temperatuur per kamer en kunnen de radiator dichtdraaien als de gewenste temperatuur bereikt is, zelfs als de thermostaat in de woonkamer nog om warmte vraagt.

Dankzij de slimme Auto-Adapt functie leert het systeem de isolatie van je huis en de buitentemperatuur kennen, zodat het precies weet wanneer de verwarming aan moet om op tijd warm te zijn. Alles is aan te sturen via de gebruiksvriendelijke app of via spraak (Apple HomeKit, Google Assistant en Alexa). Met functies als open-raamdetectie en maandelijkse besparingsoverzichten helpt deze set je actief om energie te besparen zonder in te leveren op comfort.

TP‑Link KE100 KIT

Met deze set van TP‑Link maak je je radiatoren afzonderlijk aanstuurbaar. De doos bevat twee thermostatische radiatorkranen en een hub. Die hub vormt het hart van het systeem: je verbindt hem met je wifi en plaatst de radiatorkranen op de bestaande ventielen. Vervolgens kun je via de Kasa Smart‑app voor iedere ruimte een eigen temperatuur instellen. Dankzij het ingebouwde schema stel je vaste tijdstippen in waarop de radiatoren opwarmen of juist lager worden gezet. De apparaten communiceren draadloos met de hub, waardoor je ook meerdere kamers kunt bedienen.

Je kunt tot wel 32 radiatoren op één hub aansluiten. De set werkt samen met stemassistenten zoals Google Assistant, Amazon Alexa en Siri, zodat je de temperatuur per kamer kunt aanpassen zonder je telefoon erbij te pakken. Er is een vorstbeschermingsmodus die de radiator inschakelt als de temperatuur te laag wordt, handig bij koude winters. Via meegeleverde adapters passen de radiatorkranen op de meeste ventielen. En omdat ze op batterijen werken hoef je geen stroompunt in de buurt te hebben.

Imou TRV1 Kit

Dit starterspakket van Imou is bedoeld voor wie één of meerdere radiatoren los wil regelen en via internet wil bedienen. In de doos zit een thermostatische radiatorkraan en een gateway; de gateway verbindt de kraan met je thuisnetwerk via Zigbee. De kraan meet de temperatuur en stuurt het ventiel nauwkeurig aan tussen 5 °C en 35 °C, met stappen van een halve graad. Je programmeert via de Imou Life‑app een tijdschema of stelt handmatig de gewenste temperatuur in. De gateway heeft een bereik van honderd meter, zodat je de set eventueel met extra kranen kunt uitbreiden tot een maximaal aantal van 32 radiatoren.

Handige functies zijn open‑raamdetectie, antivriesstand en een kinderslot. Wanneer er een raam openstaat schakelt de kraan automatisch lager om energie te besparen. Batterijen leveren de stroom; Imou levert AA‑batterijen en diverse adapters mee. De set werkt samen met Amazon Alexa en Google Assistant zodat je via spraakcommando’s de verwarming aanstuurt. Dankzij de heldere led‑ring op de knop zie je in één oogopslag welke modus actief is. Hierdoor is het systeem geschikt voor wie op een eenvoudige manier per kamer wil verwarmen zonder ingrijpende installatie.

Hombli Smart Radiator Thermostat Starterkit

Hombli biedt een set met twee radiatorthermostaten en een bridge om de knoppen via de Hombli‑app te bedienen. Je plaatst de knoppen op de bestaande ventielen, waarna je met de bridge de verbinding maakt tussen de knoppen en je wifi‑netwerk. Met de app stel je per kamer een weekprogramma in, zodat je bijvoorbeeld ’s avonds in de woonkamer verwarmt en overdag juist in de werkkamer. De thermostaten hebben een energieverbruiksmonitor waarmee je ziet hoeveel warmte elke radiator gebruikt. Er is ook een geofencing‑optie: als je het huis verlaat, gaat de verwarming automatisch lager.

Open‑raamdetectie voorkomt onnodig stoken als er geventileerd wordt. De knoppen communiceren via bluetooth low energy; daardoor gaan de AA‑batterijen volgens Hombli tot anderhalf jaar mee. Je bedient het systeem met de app of via spraakassistenten zoals Google Assistant, Amazon Alexa en Siri. Omdat de bridge meerdere knoppen kan koppelen, kun je later uitbreiden naar extra radiatoren. Via de app kun je ook alle gekoppelde knoppen gelijktijdig aanpassen, waardoor het systeem geschikt is voor blok‑ of stadsverwarming.

Tado Slimme Radiatorknop Starterskit V3+

Deze starterskit van tado° is bedoeld voor woningen waar elke radiator apart geregeld moet worden zonder centrale thermostaat. De verpakking bevat één slimme radiatorkraan en een internetbridge. Je vervangt de bestaande knop door de slimme kraan en koppelt de bridge aan je router. Via de tado°‑app regel je de temperatuur per kamer en stel je uitgebreide programma’s in, zoals een week- of weekendprogramma. De app gebruikt geolocatie, open‑raamdetectie en weersinformatie om de verwarming automatisch aan te passen.

De set werkt met spraakbesturing via Amazon Alexa, Apple HomeKit en Google Assistant. Dankzij de internetbridge kun je extra radiatorkranen toevoegen om meer kamers aan te sturen. tado° adviseert om per radiator een slimme knop te plaatsen voor optimale werking. Volgens de fabrikant kun je tot 31 % energie besparen doordat de app de verwarming afstemt op je aanwezigheid. Batterijen zorgen voor de stroomvoorziening. Voor geavanceerde functies zoals automatische geofencing heb je een optioneel abonnement nodig, maar de basisbediening via de app blijft beschikbaar zonder extra kosten.