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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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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