Schaltnetzteile: Die Vor- und Nachteile

Schaltnetzteile wandeln eine eingehende Gleich- oder Wechselspannung unstabilen Niveaus in eine andere Gleichspannung als Ausgangsspannung um. Die elektronischen Baugruppen kommen heute für fast alle Steckernetzteile zum Einsatz. Ihr Wirkungsgrad ist sehr hoch und liegt bei über 90 Prozent. Damit ist das Schaltnetzteil deutlich effektiver als ein Spannungsregler.

Als großer Vorteil eines Schaltnetzteiles ist sein hoher Wirkungsgrad zu nennen. Das Schaltnetzteil kann unterschiedliche Eingangsspannungen aufnehmen und für verschiedene Netzspannungen ausgelegt sein. Möglich sind hier Leistungsbereiche zwischen 85 und 255 Volt. Schaltnetzteile zeichnen sich durch ein geringes Gewicht aus. Ihr Verbrauch im Standby-Modus ist sehr niedrig. Zur Herstellung eines Schaltnetzteiles ist nur wenig Kupfer notwendig. Für Schaltnetzteile spricht auch ihre günstige Produktion: Ein Schaltnetzteil kann deutlich kostengünstiger hergestellt werden als ein Trafo.

Schaltnetzteile kommen unter Anderem bei Notebooks und Monitoren im Haushalt zum Einsatz. Nachteilig wirkt sich das Netzteil als elektromagnetische Störquelle aus. Dies betrifft vor allem den Schaltbetrieb bei hohen Frequenzen. Schaltnetzteile können durch Stromimpulse die allgemeine Versorgungsspannung marginal verzerren. Bei einer zu geringen Last sind Schwingneigungen möglich. Die Schaltung der Netzteile ist vergleichbar komplex aufgebaut und unterliegt damit einem etwas höheren Ausfallrisiko.

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Das Trafonetzteil: Funktionsweise und Wissenswertes

Trafonetzteile sind eine spezielle Bauform von Netzteilen. Ein Trafonetzteil stellt üblicherweise eine Spannung geringen Niveaus wie 24 Volt zur Verfügung. Damit eignet sich das Trafonetzteil für die Energieversorgung von angeschlossenen Geräten, die eine Kleinspannung benötigen.

Das Trafonetzteil besteht aus einem Transformator, Gleichrichter und einem Siebkondensator. Der Wirkungsgrad liegt bei weniger als 50 Prozent und damit deutlich unterhalb der Effizienz anderer Netzteil-Bautypen wie dem Schaltnetzteil. Deshalb sind Trafonetzteile heute nicht mehr sehr weit verbreitet und eignen sich eher für spezielle Anwendungsbereiche. Zu den Besonderheiten von Trafonetzteilen zählt der meist fehlende Spannungsregler: Trafonetzteile arbeiten mit umgeschalteten Wicklungsanzapfungen. So liegt die Leerspannung in der Regel über der Nennspannung des Trafonetzteils. Eine Thermosicherung verhindert eine Überlastung im Betrieb. Viele Steckernetzteile waren früher als Trafonetzteil gebaut – bei einem Wechselspannungsausgang genügt ein Transformator.

Für das Trafonetzteil spricht sein geringes Gewicht. Es lässt sich zudem kostengünstig herstellen. Der Eisenkern wird vom Trafonetzteil vollständig ausgenutzt, wobei allerdings häufiger ein geringer Stromverbrauch ohne aktiven Verbraucher zu beobachten ist. Aus diesem Grund stehen Trafonetzteile aus Gründen des Umweltschutzes auch mal in der Kritik.

Trafonetzteile eignen sich grundsätzlich für verschiedene Einsatzbereiche. Sie können verschiedene Ausgangsspannungen zur Verfügung stellen und ermöglichen auch eine Glättung der Spannung.

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Wissenswertes über Netzteile

Netzteile sind nicht nur Theorie aus der Elektrotechnik: In jedem Haushalt befinden sich Geräte mit Netzteil. Zu den bekanntesten Modellen zählen hier Netzteile für Handys und Notebooks.

Netzstecker mit integriertem Netzteil werden als Steckernetzteile bezeichnet. Heute handelt es sich bei handelsüblichen Steckernetzteilen meist um moderne Schaltnetzteile, die sich durch einen erhöhten Wirkungsgrad auszeichnen. Alle Netzteile versorgen bestimmte Baugruppen oder ganze Geräte mit Energie. Das Netzteil kann hierbei als notwendiges Bindeglied zwischen der Energieversorgung und dem Gerät verstanden werden. Die meisten Geräte benötigen eine andere Spannung als die vom Stromnetz zur Verfügung gestellte Spannung, so dass das Netzteil zur Umwandlung des Spannungsniveaus dazwischen Stromnetz und Gerät fungiert. Netzteile können verschiedenartige Ausgangsspannungen ausgeben und werden auf das benötigte Spannungsniveau ausgelegt.

Es gibt verschiedene Bauformen für Netzteile. Hierzu zählen Steckernetzteile, Schaltnetzteile, Trafonetzteile sowie eigenständige Geräte, zu denen Einbau- und Festspannungsnetzteile gezählt werden. Alle Netzteile sind mit standardisierten Kennzeichen versehen, die über die jeweilige Polarität des Netzteils und die Ausgangsspannung Auskunft geben. Weiterhin sind Netzteile für Innenräume, die Schutzisolation und Schutztrennung auf dem Netzteil vermerkt. Die CE-Kennzeichnung und ein Hinweis gemäß der Elektronikschrottverordnung zählen ebenso zu den Informationen auf einem Netzteil.

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Funktionsweise von Gleichspannungswandlern

Ein Gleichspannungswandler ist eine elektrische Schaltung zur Umwandlung von Gleichspannung. Dabei wird die eingehende Gleichspannung in eine ausgehende Gleichspannung niedrigeren oder höheren Spannungsniveaus umgewandelt. Gleichspannungswandler werden den Stromrichtern zugerechnet. Die Induktivität eines Gleichspannungswandlers besteht aus einer Spule oder alternativ aus einem Transformator. Wandler, die sich durch eine kapazitative Speicherung auszeichnen, werden auch als Ladungspumpen bezeichnet.

Der Gleichspannungswandler ist auch als DC-DC Wandler oder Converter bekannt. Der Gleichspannungswandler befindet sich in Schaltnetzteilen, die unter Anderem für Notebooks und Fernsehgeräte genutzt werden. Der Gleichspannungswandler dient auch gleichzeitig als Filter um die Netzrückwirkung so gering wie möglich zu halten. Die Schaltungen werden auch als Wandermodule angeboten und hierbei auf Leiterplatten verbaut.

Es gibt mehrere Gleichspannungswandler unterschiedlichen Typs. Zu ihnen gehören beispielsweise Abwärtswandler und Doppelinverter. Als Bauelemente für die Energieübertragung dienen Kondensatoren und Speicherdrosseln. Neben Gleichspannungswandlern ohne galvanische Trennung sind auch Schaltungen mit galvanischer Trennung verbreitet, zu denen Sperrwandler und Resonanzwandlern gezählt werden.

Im Gleichspannungswandler ist häufig ein Kondensator verbaut, der meist als Elekrolytkondensator  zum Einsatz kommt. Hierzu werden Kondensatoren mit einem möglichst niedrigen Serienwiderstand benötigt. Alternativ ist auch eine Parallelschaltung möglich.

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