Alles über Schaltnetzteile - Kurzbeschreibung

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Alles über Schaltnetzteile - Kurzbeschreibung

Neuer Beitragvon Thomas am Dienstag 10. Juni 2008, 07:49

Gegenüber Schaltnetzteilen hält sich hartnäckig das Vorurteil, sie seien über die Maßen komplex. Diese PDF gibt einen Überblick über Schaltnetzteil-Technik und beschreibt die gebräuchlichsten Topologien.

Konventionelle Netzteile enthalten einen Netztransformator zur galvanischen Trennung und Spannungstransformation. Die mit Transformatoren maximal übertragbare Leistung steigt bei konstanter Masse etwa proportional zur Frequenz. Wenn man also den Trafo mit höherer Frequenz betreibt, kann man mehr Leistung übertragen. Umgekehrt gilt auch: Die Kernmasse des Trafos kann bei gleicher Leistung deutlich verringert werden, das Netzteil wird leichter.

Die Transformatorkerne von Schaltnetzteilen werden zur Verringerung der Hysterese- und Wirbelstromverluste meist aus Ferrit (ferromagnetische Keramik) oder aus Eisenpulver gefertigt. Auch die Wicklungen werden bei höheren Frequenzen wegen des Skineffektes häufig als flaches Kupferband oder mittels Hochfrequenzlitze (parallelgeschaltete dünne Drähte) ausgeführt. Ein zur Übertragung von 4000 Watt geeigneter Transformator wiegt beispielsweise:

* bei 50 Hz etwa 25 kg
* bei 125 kHz dagegen nur 0,47 kg.

Vorteile

* hoher Wirkungsgrad bis über 90 % auch bei kleiner Nennleistung und wechselnden Lasten möglich
* großer Toleranzbereich für Eingangsspannung und Netzfrequenz, Schaltnetzteile können für den Einsatz mit sehr unterschiedlichen Netzspannungen (85-255 V, 47-63 Hz) ausgelegt werden
* geringes Gewicht und geringes Volumen wegen kleinerer Transformatoren und kleinerer sekundärseitiger Siebkondensatoren (hohe Arbeitsfrequenz)
* geringerer Kupferverbrauch
* geringerer Standby-Verbrauch möglich

Nachteile

* Aufgrund des Schaltbetriebs mit hohen Frequenzen aufwendige Maßnahmen zur Verbesserung des EMV-Verhaltens (Störemission) erforderlich
* Verformung des Netzstroms (Stromimpulse) aufgrund der Ladevorgänge der eingangsseitigen Elkos. Abhilfe: Leistungsfaktorkorrektur (engl. Power Factor Correction , kurz PFC); seit 2001 bei SNT mit weniger als 16 A Eingangsstrom, aber 50 bzw. 75 Watt Eingangsleistung (je Geräteklasse) vorgeschrieben;
* Schlechteres Regelverhalten bei sehr schnellen Lastwechseln oder bei sehr niedriger Last
* Höhere Komplexität der Schaltung, mehr Bauelemente und deshalb statistisch höhere Ausfallwahrscheinlichkeit

Linktipp:

Die folgenden Tools auf der verlinkten Seite berechnen die relevanten Ströme und Spannungen für verschiedene Schaltnetzteiltypen und stellen diese grafisch dar. Ferner geben die Programme Vorschläge für die notwendigen Wickelgüter.

Link: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html
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