Schaltnetzteile
Funktionsweise und Beispiel
Ein Schaltnetzteil oder Schaltnetzgerät ist eine elektronische Baugruppe, die eine unstabilisierte Eingangsspannung (Gleich- oder Wechselspannung) in eine Gleichspannung eines anderen Niveaus umwandelt. Im Gegensatz zum Spannungsregler weist ein Schaltnetzteil einen hohen Wirkungsgrad auf.
Anders als bei konventionellen Netzteilen mit 50- bzw. 60-Hz-Transformator wird bei Schaltnetzteilen die Netzspannung zunächst gleichgerichtet, zur Transformation in eine Wechselspannung wesentlich höherer Frequenz umgewandelt und nach der Transformation schließlich wieder gleichgerichtet.
   
Dieses Schaltnetzteil wird auch SMPS (Switch Mode Power Supply) oder Primärschaltregler genannt. Für dieses Netzteil gibt es viele Schaltungsvarianten, wie z. B. Eintakt-Durchflusswandler, Sperrwandler, Halbbrückenwandler, Vollbrückenwandler, Gegentaktwandler, Resonanzwandler. Grundsätzlich wird beim primär getakteten Schaltnetzteil die ungeregelte Netzspannung zuerst einmal gleichgerichtet und gesiebt. Die Kapazität der Sieb-Elkos bestimmt zu einem wesentlichen Teil die Pufferzeit des Netzteils bei eingangsseitigem Spannungsausfall. Die gesiebte Gleichspannung wird mit einem Zeitgeberschaltkreis periodisch unterbrochen und die Primärenergie wird bei hoher Schaltfrequenz
übertragen. Die Verlustleistung am Schalttransistor ist gering, und es ergibt sich dadurch je nach Ausgangsspannung und –strom ein Wirkungsgrad > 70% bis über 90%. Aufgrund der hohen Schaltfrequenz sind die Transformatoren im Primärschaltregler relativ klein, was zu kleineren und leichteren Baugrößen des gesamten Netzteils führt. Die Taktfrequenzen liegen je nach Ausgangsleistung zwischen 20 kHz und 250 kHz. Bei den höheren Taktfrequenzen läuft man aber Gefahr, dass die Schaltverluste zu hoch werden. In diesem Fall muss man einen günstigen Kompromiss zwischen hohem Wirkungsgrad und größtmöglicher Taktfrequenz schließen. Auf der Sekundärseite wird die Spannung wieder gleichgerichtet, gefiltert und gesiebt.
Die Regelabweichung der Ausgangsspannung wird galvanisch getrennt auf den Primärkreis zurückgemeldet. Die Energie überträgt sich über die Impulsbreite auf die Sekundärseite, und die Höhe der Ausgangsspannung wird durch das Verhältnis zwischen Ein- und Ausschaltzeit der Pulsspannung geregelt. Dabei überträgt sich nur die am Ausgang entnommene Energie.
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