Trafolose Netzteile (Transformerless Power Supply): Prinzip, Topologien & Sicherheit

Was ist ein trafoloses Netzteil?

Ein Netzteil ohne Netztransformator. Ein X2-Kondensator (Spannungsteiler-Kondensator) begrenzt den Strom aus dem Netz (230 V AC) auf niedrigen Wert (wenige mA) → Gleichrichtung → Glättung → Regelung → niedrige DC-Spannung (3,3 V, 5 V, 12 V). Kompakt, günstig, aber nicht netzgetrennt (lebensgefährlich!).

Vor- & Nachteile

Vorteile	Nachteile
Sehr günstig (kein Trafo)	Keine galvanische Trennung → Lebensgefahr!
Extrem kompakt & leicht	Max. Strom ~1 A (kapazitiv) / weniger (resistiv)
Für Niedrigleistungs-Elektronik (µC, Sensoren, LED)	Hohe Verlustleistung (resistiv) / Wirkungsgrad
	Nicht für Medizin, Sicherheit, berührbare Gehäuse

Stabilisierungsstufen nach Gleichrichter reduzieren Risiken etwas.

Schaltbild & Funktionsblöcke

Sicherheitsregeln (Pflicht!)

• Nur mit Fachwissen & Erfahrung an Netzspannung arbeiten!
• X2-Kondensator zwingend (kein anderer Typ – Explosionsgefahr!).
• 1 A Schmelzsicherung (flink) in Phase vor X2-Kondensator.
• Entladewiderstand (R1, 470 kΩ–1 MΩ, 1–2 W) parallel zu C1 → entlädt Kondensator nach Netztrennung (Schlagschutz am Stecker).
• Zenerdiode ≥ 1 W (besser 5 W) oder IC-Regler (z. B. LM317, 78xx) für Spannungsbegrenzung.
• Bauteile ausreichend Abstand (Kriechwege / Luftstrecken beachten).
• Nie an Bauteile fassen – auch bei abgezogenem Stecker (C1 geladen!).
• Gehäuse: Schlagfest, isoliert, kein Metallgehäuse ohne Schutzmaßnahmen.
• Ausgangsstrom höher? → Größerer X2-Kondensator (Reihen/Parallel).

Bauteile (Beispiel 12 V / 50 mA)

• R1: 470 kΩ / 1 W (Entladung C1)
• R2: 10 Ω / 2 W (Einschaltstrombegrenzung / Inrush Limiter)
• R3: 1 Ω / 5 W (optional)
• C1: X2-Kondensator 0,1–0,47 µF / 275–305 V AC (z. B. 0,22 µF → ~15 mA)
• C2: 33.000 µF / 25 V Elko (Glättung)
• C3, C4: 10 µF / 400 V Folienkondensator (Rippelglättung)
• D1–D4: 1N4007 (Brückengleichrichter)
• D5: 12 V / 3 W Zenerdiode (Spannungsbegrenzung)
• D6–D16: 1N4007 (optional, weitere Stufen)
• F1: 0,5–1 A Sicherung

Funktionsanalyse (Beispiel 12 V)

1. C1 (X2-Kondensator): Reaktiver Spannungsteiler. 1 µF → ~50 mA (50 Hz). Begrenzt Strom, nicht Spannung!
2. R1: Entlädt C1 nach Netztrennung (Sicherheit).
3. Brückengleichrichter (D1–D4): AC → gepulster DC. Scheitelwert: 230 V × √2 ≈ 325 V DC an C2.
4. C2 (Glättung): Puffert Halewellen → DC mit 100 Hz Rippel.
5. R2 (Inrush Limiter): Begrenzt Einschaltstromspitze (C1 wirkt kurz als Kurzschluss). Besser: NTC-Widerstand.
6. Zenerdiode / Regler: Klemmt 325 V auf 12 V (Last parallel zu Zener). Zener muss Verlustleistung (P = (325–12)V × I_Last) abführen → groß dimensionieren oder Vorwiderstand + Transistor-Regler (effizienter).
7. LED + Vorwiderstand: Betriebsanzeige.
8. Gehäuse: Vollisoliert, schlagfest. Optional: Kleiner Trenntransformator am Eingang (vermindert Vorteil).

Topologien

Resistiver Dropper

Widerstand statt Kondensator. Einfach, aber hohe Verlustleistung (Wärme), schlechter Wirkungsgrad. Widerstand mit doppelter Nennleistung wählen.

Kapazitiver Dropper (C-Dropper) – Standard

X2-Kondensator als reaktiver Widerstand. Kaum Verlustleistung, hoher Wirkungsgrad. Serienresonanz mit Lastinduktivität möglich → Dämpfung nötig.

Unterschied

Resistiv: Energie → Wärme. Kapazitiv: Energie wird im Feld hin/her geschoben (ideell verlustfrei). Real: ESR des Kondensators & Diodenverluste.

Anwendungen

• LED-Lampen (GU10, E27, Streifen)
• Handyladegeräte (sehr kompakt)
• Mikrocontroller-Boards (ESP8266, ESP32, STM32 – nur wenn berührungssicher!)
• Notbeleuchtung, Spielzeug, Smart-Home-Sensoren
• A/D-Wandler, Telekommunikation, Spannungsteiler

Fazit

Trafolose Netzteile sind platz- & kostensparend für niedrige Leistungen (< 2–3 W), aber lebensgefährlich ohne galvanische Trennung. Nur in vollständig gekapselten, berührungssicheren Gehäusen & bei Fachkenntnis einsetzen. Für alles Andere: Schaltnetzteil mit Trafo (Flyback, Buck) – sicherer, effizienter, normkonform.

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