Moin Moin!

Bei einem Notebook brauchen wir also einen konstanten Strom um den Akku zu laden

Wie kommst Du darauf? Das Ladeverfahren ist EXTREM abhängig von der Akkuchemie (Pb,NiCd, NiMh, LiIon, LiPol, ...) und dem aktuellen Ladestand des Akkus sowie von dessen Temperatur. Alte NiCd-Zellen hat man tatsächlich am besten erst einmal komplett ENTLADEN, und dann möglichst lange mit einem möglichst konstanten Strom geladen (Daumenregel 14h mit 1/10 C, oder 7h mit 1/5 C). Aber moderne Zellen werden mit teilweise extrem seltsam anmutenden Methoden geladen (Stromimpulse, U-I-Foldback, ...).

und eine konstante Spannung für die Elektronik.

Dafür ist der Schaltregler im Laptop da. Was der am Eingang sieht, ist ihm relativ egal, so lange es eine einigermaßen glatte Gleichspannung im akzeptablen Bereich (herstellerspezifisch!) ist. Fällt die Spannung am Eingang (innerhalb des Toleranzbereichs), zieht der Regler einfach mehr Strom. Steigt sie, zieht der Regler weniger Strom.

Mist, was machen wir denn da!? Beides zusammen geht ja nicht,

Oh doch. Du hast beim Netzbetrieb zwei absolut unabhängige Systeme: System 1 ist der Schaltregler, der CPU, Monitor, Speicher und sonstiges Computerzeugs versorgt, System 2 ist der Laderegler für den Akku. Beide hängen parallel am Netzteil. Im Akkubetrieb sieht das natürlich anders aus, da wird der Laderegler abgeschaltet und der Akku geht mehr oder weniger direkt auf den Eingang des Schaltreglers, natürlich ohne dass an der Eingangsbuchse eine Spannung anliegt.

also ich vermute, dass das Netzteil nur mit einem Trafo und einem Gleichrichter (Graetz) bestückt ist, allenfalls noch mit einer Siebkette (Drossel und Elko) und der ganze Regelschaltungskram im Notebook bzw. im Akku selbst verbaut ist.

Hast Du eine grobe Vorstellung, wie groß ein Trafo ist, der bei 50Hz aus 230V eine Niederspannung im Bereich 20 V mit 3 bis 5 A Belastbarkeit liefert? Und wie groß der entsprechende Siebelko wird?

Nehmen wir mal 18V 5A, das entspricht in etwa dem Netzteil an meinem Laptop. Der Trafo müßte 90VA liefern. Die Firma "Block" hat einen Trafo mit 2x 18 V, 2x 2,777 A (100 VA) im Sortiment, gewickelt auf einen Kern EL 84/43,5. Gewicht: 1,648kg (NUR DER TRAFO!), Maße: 84 mm x 76 mm x 80 mm.

Nehm ich dann dann noch einen Elko mit 1000 µF pro A Strom (Daumenfaktor), komme ich grob auf 5,500 µF, nächster Normwert 10.000 µF, Spannung 40 V. 51 mm hoch, 35,5 mm Durchmesser, 68,4 g Gewicht.

Und ein Brückengleichrichter, der den Strom verträgt, auch den Einschaltstrom des Elkos: B80C10A - ungefähr so groß wie eine Streichholzschachtel.

Allein mit den drei Teilen kann man jemanden erschlagen, dazu käme noch ein ausreichend stabiles Gehäuse und Kleinkram wie Sicherungen, Zugentlastungen und ggf. eine Netzbuchse. Damit enden wir bei etwa 2 kg Gewicht und Ziegelsteinformat. Ein paar 100g kann man mit einem speziell angepaßten Trafo und einer anderen Kleinkramauswahl sparen, aber an der generellen Physik ändert das nichts.

Und genau deswegen baut man solche Netzteile nicht (mehr).

50 Hz sind für einen Trafo zwar schön leicht zu handhaben, aber um effizient viel Energie durch den Trafo zu pumpen, nimmt man lieber 20 bis 200 kHz. Je höher die Frequenz, desto kleiner und leichter wird der Trafo. Und ganz nebenbei kann der Siebelko auch wesentlich kleiner ausfallen, weil er öfter aufgeladen wird und weniger Zeit ohne Strom aus dem Trafo überbrücken muß.

Also richtet man die 50 Hz aus der Steckdose grob gleich, mit Brückengleichrichter und Siebelko, und betreibt dahinter einen Trafo, der sehr schnell (eben 20 bis 200 kHz) an die grob gleichgerichtete Spannung aus dem Netz geschaltet und ebenso schnell wieder getrennt wird. Auf der Sekundärseite des Trafos richtet man die entstehende Wechselspannung wieder gleich, typischerweise mit einer einzigen Diode und einem (kleinen) Siebelko. Variiert man das Puls-Pause-Verhältnis, regelt man die Energie im Trafo und damit die Ausgangsspannung.

So etwas nennt man ein primär getaktetes Schaltnetzteil, das ist die gängige Bauform aller PC-Schaltnetzteile inklusive Laptop-Netzteilen. Die Regelung erfolgt je nach Netzteil leicht unterschiedlich, manche machen auf der Ausgangsseite nur die Messung und versorgen die Regelung komplett aus der netzseitigen Spannung, andere haben auf der Netzseite nur eine minimale Schaltung und die ganze Regelelektronik versorgt sich aus der Ausgangsseite, In beiden Fällen wird die Regelinformation typischerweise per Optokoppler auf die Netzseite zurück übertragen, manchmal auch mit einem kleinen Hilfstrafo. Wieder andere messen mit einer Hilfswicklung direkt die Energiemenge im Trafo und regeln komplett auf der Netzseite.

Durch die Regelung kann die Eingangsspannung übrigens sehr weit variieren, Weitbereichsnetzteile können daher von 90V bis 260V alles verdauen. Das einige PC-Netzteile trotzdem einen Umschalter 115V/230V haben, liegt daran, dass man mit dem Schalter die Regelung für einen kleineren Spannungsbereich auslegen kann. Der Schalter ändert die Verschaltung des Gleichrichters so, dass sowohl bei 115 V als auch bei 230 V immer grob die gleiche Spannung am Eingang des Schaltreglers zur Verfügung steht.

Die Gleichrichterdioden und der Siebelko können recht klein ausfallen, denn bei 230V fließen für 100 VA nicht einmal 0,5 A, im Gegensatz zu den 5,5 A bei 18 V. Der Trafo schrumpft drastisch, ebenso Diode und Elko auf der Sekundärseite, und die zusätzlichen Bauteile (Schalttransistor mit Kühlkörper, Schaltregler-IC, Optokoppler, passive Bauelemente) fallen kaum ins Gewicht. So paßt ein 90W-Netzteil locker in ein Gehäuse, dass kleiner als so manche Fernbedienung ist, und auch nicht wesentlich schwerer.

Eigentlich ist für einen Schaltregler gar kein Trafo nötig, eine einfache Spule mit Metallkern reicht vollkommen aus. Der Trafo ist nur für die Netztrennung da. Daher sitzt im Laptop selbst auch kein Trafo, sondern nur eine Spule. Denn dort ist eine Netztrennung nicht erforderlich, die hat ja schon das externe Netzteil erledigt.

Moderne CPUs haben übrigens noch einen eigenen Schaltegler auf dem Mainboard, der aus den 12 V aus dem Netzteil eine Spannung deutlich unter 3 V, dafür aber mit einer Belastbarbeit von mehreren 10 A macht.

Aus dem Bauch raus würde ich daher sagen, dass das Netzteil tut und nichts dabei kaputtgeht (ohne Gewähr).

Wenn die Polarität stimmt, dürfte es ungefähr passen. Entscheidend ist die Ausgangsspannung des Netzteils, die sollte bis auf etwa 1 V mit der Eingangsspannung des Laptops übereinstimmen. Die Strombelastbarkeit des Netzteils sollte MINDESTENS so groß sein wie die Angabe der Stromaufnahme auf dem Laptop.

Wer kein Risiko eingehen will, besorgt sich natürlich das Originalnetzteil.

Alexander