Mean Well DC-DC Converter

DC-DC Converter werden im Deutschen auch als DC-DC Wandler bezeichnet. Die Gleichspannungswandler oder Gleichstromsteller wandeln eine Gleichspannung in eine Gleichspannung mit anderem Spannungsniveau um. Die elektrische Schaltung arbeitet meist mit mehreren Energiespeichern.

DC-DC Wandler werden in Schalternetzteilen eingesetzt. Schalternetzteile werden in vielen Haushalten als Netzteil für Notebooks und PCs sowie für Mobiles und HiFi-Geräte genutzt. Moderne Schalternetzteile werden nicht so heiß wie Linearnetzteile und weisen eine deutlich längere Batterielebendauer auf. Mit DC-DC Convertern sind nicht nur Spannungsumwandlungen möglich, sondern auch Hochleistungsanwendungen.  

Die DC-DC Converter werden als Wandermodule hergestellt. Diese Module können auch direkt auf Leiterplatten gesetzt werden. Die Converter wandeln die Gleichspannung entweder in eine höhere, niedrigere oder gleiche Ausgangsspannung von Gleichstrom in Gleichstrom eines anderen Spannungsniveaus um. Resonanzwandler sind eine spezielle Bauform von DC-DC Wandlern. Sie werden für bestimmte Leistungsanwendungen und besonders kompakte Stromkreise genutzt.

DC-DC Wandler werden unter Anderem vom Hersteller Mean Well an geboten. Die Produkte von Mean Well werden über verschiedene Distributoren vertrieben. Mean Well stellt neben Wandlern auch Batterieladegeräte, Netzteile und Transformatoren her. Das Unternehmen produziert in Thailand und auch an mehreren Standorten in China. Mean Well DC-DC Converter und andere Produkte des Unternehmens können über die Distributoren vor Ort und im Internet bezogen werden.

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DC-Converter

In der Elektrotechnik werden DC-Converter auch als analoge Gleichstromwandler oder Gleichstromsteller bezeichnet. Sie haben die Aufgabe, eine konstante Eingangsspannung in eine andere Ausgangsspannung umzuwandeln. Diese selbstgeführten Stromrichter finden in der Praxis in der elektrischen Antriebstechnik Anwendung. Die drei Grundarten lauten hier Hochsetzsteller, Sperrsteller und Tiefsetzsteller. Alle drei Typen funktionieren nach dem Prinzip des Gleichspannungswandlers.

Regelung eines DC-Converters

Für die Regelung eines DC-Converters oder Gleichstromstellers sind verschiedene Verfahren möglich, um eine gewünschte Ausgangsspannung zu erhalten. Gleichstromsteller schalten den Eingangsstrom grundsätzlich permanent ein und aus, so dass am Ausgang kein reiner Gleichstrom vorhanden sein kann. Außerdem ermöglichen in der Schaltung von DC-Convertern eingebaute Induktivitäten keine sofortige Abschaltung der Stromversorgung. Aus diesem Grund baut man antiparallel zum Schalter eine sogenannte Schutzdiode ein, die für die Zeit der Abschaltung den Stromfluss übernimmt und auf diese Weise die magnetische Feldenergie abgebaut werden kann. Oft kommen in elektrischen Verbrauchern zusätzlich Glättungskondensatoren zum Einsatz, um mögliche Störungen der Ausgangsspannung zu verhindern.

Verfahren zur Regelung eines DC-Converters

Für die Einstellung der gewünschten Ausgangsspannung werden bei DC-Convertern oder Schaltnetzteilen unterschiedliche Verfahren angewandt. Diese Verfahren sollen die erforderlichen Schaltzeitpunkte des Schalters regeln. Die Steuerung kann nach bestimmten Kriterien unterschieden werden, die je nach Kombination mehr oder weniger vorteilhaft sind.

Es gibt drei Größen, um Steuerungen von DC-Convertern zu charakterisieren:

  1. Regelgröße: Voltage Mode, Current Mode, Hysteretic Mode
  2. Frequenz: Pulsweitenmodulation (PWM), Pulsfrequenzmodulation (PFM), Hysteretic Mode
  3. Strom/Spulenzustand: Unterbrochener Stromfluss (DCM), Kontinuierlicher Stromfluss (CCM)
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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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