Resonanzwandler

In der elektrischen Energietechnik werden Schalternetzteile, die an einen Schwingkreis angeschlossen sind, als Resonanzwandler bezeichnet. Die kleinen Schalternetzteile sind auch unter der Bezeichnung Inverter bekannt und versorgen beispielsweise Leuchtstoffröhren. Der Inverter wandelt Gleichspannung in Wechselspannung um.

Resonanzwandler arbeiten mit zwei Rechteckspannungen, die sich nicht überlappen dürfen. Die Einschaltdauer beträgt jeweils 45 Prozent. Bei einer Überlappung der Spannung würde es zu einem Kurzschluss kommen. Resonanzwandler kommen in den unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz: Sie werden für Ventilatoren und im Wärmepumpenbau eingesetzt. Auch als Verdichter in handelsüblichen Klimaanlagen regeln die Inverter die Drehzahl. Neben der Drehzahlreglung werden Inverter auch für die Spannungsumwandlung von Gleich- in Wechselspannung für Schweißstromquellen eingesetzt. Als Wechselrichter werden Resonanzwandler bei der Einspeisung von Solarstrom verwendet. Ein weiteres Einsatzgebiet ergibt sich bei Akkus: Wechselspannung ist hier für den mobilen Betrieb notwendig.

Leuchtstofflampen mit einer Leistung von weniger als zehn Watt werden ebenfalls über einen Inverter betrieben. Als Vorschaltgerät liefert der Inverter hier die notwendige Spannung. In den meisten Energiesparlampen ist ein Resonanzwandler bereits verbaut. Der Inverter befindet sich bei Energiesparlampen im Lampensockel. Wer sich im Haushalt oder auf Arbeit umschaut, kann den Inverter auch noch an anderer Stelle direkt vor den Augen entdecken: Flachbildschirme werden mit Leuchtstoffröhren beleuchtet, die für die Hintergrundbeleuchtung zuständig sind. Resonanzwandler sind über den Fachhandel und natürlich auch über das Internet erhältlich. Die Schalternetzteile werden von verschiedenen Herstellern angeboten.

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Gleichrichter

In der Elektrotechnik und der Elektronik werden Gleichrichter als kleine Bauteile eingesetzt, um Wechselspannung in Gleichspannung umzuwandeln. Die Stromrichter ermöglichen eine Umwandlung in Gleichspannung durch Halbleiterdioden. Eine Gleichrichtung der Spannung wird zu Messzwecken, in der modernen Nachrichtentechnik, für den Betrieb von elektrischen Verbrauchern über das Wechselstromnetz sowie für Anbindungen an entfernte Stromnetze verwendet.

Gleichrichter wandeln die wellenförmig auftretende Spannung in Gleichspannung um. Die Wellen werden hierbei durch einen Kondensator geglättet. Gleichrichterschaltungen werden in zwei Typen unterschieden: gesteuerte und ungesteuerte Gleichrichter. Gesteuerte Gleichrichter arbeiten mit einer Steuerspannung, die eine Gleichrichtung der Spannung durch Öffnen und Schließen der Schalter umsetzt. Ein ungesteuerter Gleichrichter hingegen schaltet auf Basis der Spannungsdaten an den Dioden ohne zusätzliche Steuerelektronik um.

In der Messtechnik werden Gleichrichter meist in Schaltungen eingesetzt, die Messsignale verarbeiten. Diese Präzisions-Gleichrichtung dient nicht dazu, die Baugruppen mit Strom zu versorgen, sondern zur Umwandlung von Messignalen. Gleichrichter kommen auch in der Nachrichtentechnik zum Einsatz, wo sie zur Wiederherstellung oder für den Nachweis von Hochfrequenzsignalen eingesetzt werden.

Der Strom verläuft immer in Form einer Sinuskurve. Gleichrichter wandeln diese Spannungskurve als nichtlineare Schaltungen in Gleichspannung um. In der Elektrotechnik und in der Elektronik werden Gleichrichter bereits seit Beginn des 20. Jahrhunderts eingesetzt: Erst übernahmen hier elektromechanische Gleichrichter die Umwandlung der Wechselspannung in die gewünschte Gleichspannung. Gleichrichter aus Halbleitermaterial wie Selen sonderten bei Überlastung einen stechenden Geruch ab. Heute wird hauptsächlich Silizium verwendet.

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DC-DC Wandler

Der DC-DC Wandler, oder auch Gleichstromsteller genannt, ist ein selbstgeführter Stromrichter, der elektrischen Strom unter Verwendung von z.B. Transistoren in eine andere Stromart umwandeln kann. Der DC-DC Wandler hat die Aufgabe, durch periodisches Schalten die Ausgangsspannung zu verändern. Anwendung findet der Gleichstromsteller in der Elektrotechnik auf dem Gebiet der Antriebstechnik. Wissenswert ist in diesem Zusammenhang, dass das Prinzip des Gleichstromstellers mit dem des Gleichspannungsreglers identisch ist und nur das Einsatzgebiet der beiden Wandler variiert.

Der Gleichspannungswandler

Der Gleichspannungswandler ist ebenfalls ein DC-DC Wandler und somit ein selbstgeführter Stromrichter. Die Schaltung soll die Spannung übersetzen und durch periodisches Schalten Spannung oder Strom regeln. Zur Energiespeicherung dient dabei eine Spule oder ein Wandler-Transformator. Es können in diesem Fall aber auch Ladungspumpen zum Einsatz kommen, wenn keine Induktivität zur Verfügung steht oder nur eine geringe Ausgangsleistung erforderlich ist. Diese Ladungspumpen sind eine günstige Alternative zu DC-DC Wandlern.

Anwendung von DC-DC Wandlern

Die DC-DC Wandler oder Gleichspannungswandler werden in Schaltnetzteilen für den Betrieb von elektrischen Verbrauchern verwendet. Diese Verbraucher können Notebooks, PC-Netzteile oder Mobiltelefone sein. Die Schaltnetzteile haben gegenüber linear geregelten Netzteilen einige positive Eigenschaften. Sie verfügen über einen hohen Wirkungsgrad und eine geringe Wärmebildung. In der elektrischen Antriebstechnik kommen Gleichstromsteller bzw. DC-DC Wandler im Bereich des Elektroantriebs zum Einsatz. Beispielsweise wird in Elektrofahrzeugen unter anderem über einen DC-DC Wandler das Bordnetz mit Strom aus der Batterie versorgt.

Wandler, welche galvanisch nicht getrennt sind, können auf Rechnerplatinen als Wandler dienen. Diese werden zur Stabilisierung des Prozossors / CPU zum Einsatz gebracht. Hier geben sie dem Kern die nötige Strom Stabilität. Ein weiteres Beispiel für den Einsatz befindet sich in den 24V Bordnetzen von LKWs, in denen 24V in 12V gewandelt werden. Man nennt Geräte zur Wandlung einer höheren Ausgangsspannung Transverter.

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