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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Alles über Labornetzteile

Labornetzteile sind eine spezielle Bauform für Netzteile. Man kennt sie auch als Labornetzgeräte. Zu den Merkmalen eines Labornetzteils zählen die stufenlose Spannungsbegrenzung und eine regulierbare Strombegrenzung.

Spezielle Labornetzteile kommen im Bereich der technischen Prüfung, im Service und in der Entwicklung von Elektronik zum Einsatz. Auch viele Hobbybastler arbeiten mit einem Labornetzgerät. Die Netzteile mit einstellbarem Spannungsbegrenzer und Strombegrenzer sind auf unterschiedliche Leistungsbereiche ausgelegt. Bei einem Labornetzteil kann mindestens die Ausgangsspannung individuell geregelt und eingestellt werden.

Die Ausgänge von Labornetzteilen sind vor Überlastung, Kurzschlüssen und Fremdspannungen geschützt. Im Gegensatz zu normalen Netzteilen verfügt das Labornetzteil über eine regulierbare Strombegrenzung. Eine Anzeige gibt Auskunft über die das eingestellte Spannungsniveau. Auch die abgegebene Spannung wird über die Anzeige angegeben. Alle Anschlüsse eines Labornetzteils sind genormt. Bei den meisten Anschlüssen handelt es sich dabei um den Typ Federstecker oder auch Bananenstecker. Besondere Labornetzteile für den professionellen Einsatz lassen sich über Schnittstellen auch an einen Rechner zur Steuerung anschließen. Zu den Merkmalen professioneller Labornetzgeräte zählt die Aufschrift Sense.

Labornetzteile sind über den spezialisierten Fachhandel erhältlich. Die Geräte werden mit Festspannung, als einstellbares Netzgerät und für elektronische Lasten angeboten. Besonders Profigeräte sind dabei im höheren Preisbereich angesiedelt.

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Aufbau eines Schaltnetzteils

Schaltnetzteile sind eine Bauform für Netzteile. Man nennt sie auch Schaltnetzteilgerät, SNT oder SMPS. Bei einem Schaltnetzteil handelt es sich um eine elektronische Baugruppe, die eine eingehende Gleich- oder Wechselspannung in eine Gleichspannung abweichenden Niveaus umwandelt. Moderne Schaltnetzteile unterscheiden sich von herkömmlichen Netzteilen anhand ihrer Funktionsweise.

Im Haushalt sind Schaltnetzteile unter Anderem in Form von PC-Netzteilen, Netzteilen von Displays und Monitoren und als elektrischer Trafo für Halogenlampen anzutreffen.

Alle Schaltnetzteile sind nach einem einheitlichen Prinzip aufgebaut. Ihre grundsätzliche Funktionsweise ist die Gleichrichtung der eingehenden Spannung, die anschließende Umwandlung in eine Wechselspannung mit deutlicher höherer Frequenz. Dann erfolgt eine erneute Gleichrichtung. Dabei ist die Eingangsspannung immer unstabil während das Schaltnetzteil eine konstante Ausgangsspannung abgibt. Hierbei handelt es sich um einen geschlossenen Regelkreis. Diese Regelschaltung hat den Vorteil, dass vom Netzteil nur so viel Energie umgewandelt wird wie auch tatsächlich benötigt wird. Im Inneren des Schaltnetzteils befindet sich ein Kern aus Ferrit.

In jedem Netzteil finden folgende Vorgänge bei der Spannungsumwandlung statt: Gleichrichtung der Netzwechselspannung, Glättung der Gleichspannung, Zerteilen der Gleichspannung, Umwandlung der erzeugten Wechselspannung, Gleichrichtung der Wechselspannung und eine abschließende Siebung der Gleichspannung.

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Alles über PC-Netzteile

Als Computer-Netzteile werden Schaltnetzteile bezeichnet, die für die Stromversorgung von PCs zum Einsatz kommen. Das Netzteil wandelt den Wechselstrom aus der Steckdose in die von den Komponenten des Rechners benötigte Gleichspannung um. Das PC-Netzteil versorgt den Rechner mit Strom und kühlt zusätzlich das Gehäuse.

Handelsübliche Computernetzteile haben eine Nennleistung zwischen 300 und 600 Watt. Die vom PC benötigte Nennleistung ist vom Mainboard, der CPU und den jeweiligen Komponenten abhängig. Der Wirkungsgrad moderner Netzteile für PCs liegt bei mindestens 80 Prozent. Dieser Wirkungsgrad richtet sich nach der Auslastung des Rechners und beträgt bei 50 prozentiger Kapazität mindestens 90 Prozent. Das Netzteil eines Rechners muss gewechselt werden, wenn es defekt ist oder neue Komponenten im PC verbaut werden, die mehr Strom verbrauchen. Auch unterschiedliche Anschlüsse können einen Wechsel des PC-Netzteils notwendig machen.

Computernetzteile sollten immer auf die Anforderungen des Rechners und seines Nutzers abgestimmt werden. Für normale Büro-Anwendungen genügt so meist ein kleines Netzteil mit etwa 300 Watt Leistung. Mehr Power ist bei besonders leistungsstarken Prozessoren und Grafikkarten erforderlich. Besonders starke Netzteile sind auch stromhungrig und sollten daher nur eingesetzt werden, wenn der Rechner zu entsprechenden Arbeits- oder Spielezwecken benutzt wird. Im Fachhandel sind Netzteile in unterschiedlicher Größe mit verschiedenen Anschlüssen erhältlich.

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