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Netzgeräte
Lineare Netzgeräte
Netzteilschaltungen konventioneller Art bestehen in ungeregelter Art aus geschachteltem Transformator, Gleichrichter und Kondensator.
Die Ausgangsspannungsstabilität ist dürftig, daher werden meist zusätzlich Stellglieder benötigt, wie ein Längstransistor im positiven Strang, dessen Durchlasswiderstand von einer Regelgröße entsprechend der sich ändernden Ausgangsspannung analog gesteuert wird. Dieses Regelkonzept weist aber lediglich einen Wirkungsgrad von max. 50% auf, da überschüssige Energie aus dem transformierten Versorgungsnetz als reine Verlustleistung und damit als unnütze Wärme anfällt.
Schaltnetzteile
Schaltnetzteile sind aus der Notwendigkeit entstanden, verbesserte Wirkungsgrade zu erreichen und die Wärmeentwicklung zu reduzieren.
Das Kernmerkmal des Schaltnetzteiles ist der “theoretisch verlustfreie Schalter”.
Schaltnetzteile entnehmen nur den momentan benötigten Energiebedarf aus der Netzzuführung und geben ihn in entsprechend gewandelter Form an die angeschlossenen Verbraucher weiter.
Dann kommt hinzu, dass man beim Schaltnetzteil die Baugrößen reduzieren wollte. Das geht nur in der Erhöhung der Betriebsfrequenz.
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Die Erhöhung der Frequenz führt zu einer Reduzierung der notwendigen kapazitiven und induktiven Komponenten.
Da die Netzspannungsbetreiber in der regel nur 50Hz zur Verfügung stellen, wird die Netzspannung gleichgerichtet, gesiebt und dann hochfrequent zerhackt zwischen 20KHz bis zu 1-2MHz.
Die Ausgangsspannung des Schaltreglers wird geregelt durch die Variation der Öffnungs- und Schließzeiten des Schalters (MOSFET).
Man unterscheidet drei Arten von getakteten Netzteilschaltungen:
DC-DC Wandler
Sekundär getaktete Netzgeräte
Primär getaktete Netzgeräte
DC-DC Wandler arbeiten eingangsseitig mit einer Gleichspannung und liefern am Ausgang eine Gleichspannung mit höherem oder niedrigerem Potenzial.
Sekundär getaktete Netzgerätekonfigurationen ergänzen den DC-DC Wandler durch eine ungeregelte vorgeschaltete konventionelle Stromversorgung. Der Vorteil ist eine sichere elektrische Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite.
Die häufigste Anwendung ist die primär getaktete Stromversorgung. Der DC-DC Wandler wird um einen eingangsseitigen Zwischenkreis erweitert, in der Regel um einen Gleichrichter und einer Ladekapazität.
Folgende Komponenten unterscheidet man bei der getakteten Stromversorgung:
Wechselspannungskreis mit EMV-Filter und Gleichrichtung
Treiber- und Leistungsstufe mit Regel-IC und MOSFET
Übertrager und Rückkopplung
Gleichrichter mit nachgeschalteter Istwertaufnahme und Soll-Ist Vergleich
Ausgangslast |
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