Dimensionierung von Schaltnetzteilen

Schaltnetzteile sind elektronische Baugruppen, die Eingangsspannung in eine Gleichspannung umwandeln. Das Schaltnetzteil richtet die eingehende Netzspannung gleich und wandelt sie anschließend in eine Wechselspannung mit höherer Frequenz um. Dann wird die Wechselspannung im Schaltnetzteil wieder gleichgerichtet. Zur Spannungstransformation verwendet das Schaltnetzteil einen integrierten Transformator.

Die Dimensionierung von Schaltnetzteilen umfasst einen geschlossenen Regelkreis. Innerhalb dieses Regelkreises wird die Spannung gleichgerichtet, geglättet, in eine Wechselspannung umgewandelt, wiederum gleichgerichtet und gesiebt. Schaltnetzteile zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus, der deutlich über herkömmlichen Netzteilen liegt.

Dimensionierung von Schaltnetzteilen: Das Netzteil besteht aus einem Netzfilter, Gleichrichter, Glättungskondensator, Leistungstransistor und einem Trafo. Zusätzlich arbeiten im Netzteil ein Optokoppler und die Steuerelektronik.

Schaltnetzteile werden in Computernetzteilen, bei Monitoren und Fernsehern verbaut. Sie eignen sich auch als Steckernetzteile und werden in handelsüblichen PC-Druckern verbaut. Schaltnetzteile zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad von etwa 90 Prozent aus und sind auf unterschiedliche Netzspannungen ausgelegt. Sie benötigen nur einen geringen Anteil von Kupfer und sind sehr leicht. Mithilfe kleindimensionierter Transformatoren und Siebkondensatoren konnte mit Schaltnetzteilen auch das Volumen des Bauteils reduziert werden. Die Schaltnetzteile sind zudem preisgünstiger als ein normaler Trafo und zeichnen sich durch einen äußerst niedrigen Stromverbrauch im Stand-By-Modus aus. Im Betrieb müssen die anfallenden Störemissionen jedoch aufwendig heraus gefiltert werden. Schaltnetzteile sind vergleichbar komplex aufgebaut und fallen theoretisch schneller aus als einfach konstruierte Netzteile.

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DC/DC Netzteile

Netzteile sind als Energieversorgung von Geräten in jedem Haushalt zu finden. Die Netzteile stellen den Geräten wie Mobiles und Computern eine abweichende Spannung zur Verfügung als die, die aus der Steckdose kommt. Zu den bekanntesten Netzteilen gehören Steckernetzteile, die für geringe Leistungen wie beim Handy verwendet werden. Neben Steckernetzteilen haben sich eigenständige Geräte wie Festspannungsnetzteile, Einbaunetzteile und DC-Schaltwandler durchgesetzt.

Festspannungsnetzteile finden für mittlere Energieleistungen Verwendung und sind insbesondere im Segment der Notebooks verbreitet. Die externen Netzteile können vergleichbar einfach gewechselt werden und sind heute soweit standardisiert, dass sie von vielen Herstellern nur noch zugekauft werden. Einbau-Netzteile werden hingegen für große Leistungen ab 100 W eingesetzt und sind unter Anderem in Fernsehgeräten, in Computern und Druckern zu finden. Die Einbau-Netzteile werden auch als Bauteile in Schalterschränken verwendet.

Zu den eigenständigen Netzteiltypen gehören weiterhin DC-Schaltwandler. Sie wandeln Gleichspannung in Wechselspannung um. DC-Schaltwandler finden in Autos und Solaranlagen Verwendung. Car-Hifi-Fans kennen DC-Schaltwandler aus ihrem Auto: Verstärker sind auf die Spannungsumwandlung der Bordspannung angewiesen. Dabei werden Endstufen mit einer erhöhten Spannung versorgt, die verbesserte Soundleistungen möglich macht, die in der Form vom Bordspannungsnetz des Fahrzeugs nicht erzeugt werden. Die DC/DC Netzteile bestehen aus einem Transformator und einen Wechselrichter zur Gleichrichtung der Spannung. Als Schalternetzteile machen die vergleichbar preisgünstigen DC/DC Netzteile einen erhöhten Wirkungsgrad bei geringerer Nennleistung als ein herkömmliches Netzteil möglich und sind auch deutlich kleiner.

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Mean Well Netzteile

Mean Well stellt AC/DC Schalternetzteile und DC/DC Wandler her. Das Unternehmen wurde 1982 in Taiwan gegründet und zählt heute zu den führenden Anbietern mit ISO-Zertifizierung. Das Sortiment wird durch DC/DC Transformatoren und DC/AC Wandler ergänzt. Das taiwanesische Unternehmen bietet weiterhin Batterieladegeräte an.

Das Unternehmen Mean Well konnte in den vergangenen Jahren eine kontinuierliche Umsatzsteigerung verbuchen. Mehr als einhundert verschiedene Distributoren haben den weltweiten Vertrieb für Mean Well Netzteile, Wandler, Transformatoren und Batterieladegeräte übernommen. In Europa wird der Vertrieb über eine Niederlassung in den Niederlanden gesteuert. Mean Well produziert in Thailand und an zwei Standorten in China.

Schalternetzteile werden als Computernetzteile, Netzteile für Monitore und Fernsehgeräte verbaut. Als klassisches Steckernetzteil werden Schalternetzteile heute auch für Notebooks und Mobiltelefone genutzt. Weitere Einsatzgebiete bieten elektronische Trafos und Netzteile für Diodenlaser. Mean Well Netzteile sind elektronische Baugruppen, die eine eingehende Gleich- oder Wechselspannung in eine gesonderte Gleichspannung mit neuem Niveau umwandeln. Dabei wird die Spannung gleichgerichtet und anschließend in eine Wechselspannung umgewandelt. Nach der Transformation richten Mean Well Netzteile die Spannung erneut gleich.

Mean Well Schalternetzteile haben sich als leistungsstarke Alternative zum herkömmlichen Netzteil etabliert und zeichnen sich darüber hinaus durch eine effiziente Bauform aus. Schalternetzteile erreichen einen hohen Wirkungsgrad von über 90 Prozent und verbrauchen im Stand-By-Modus weniger Strom als herkömmliche Netzteile. Aufgrund ihres hohen Toleranzbereiches sind Schalternetzteile für Netzspannungen von 85 bis 255 Volt ausgelegt.

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Vorteile von Schaltnetzteilen

Schaltnetzteile oder Schaltnetzgeräte gehören zu den elektrischen Bauteilen, welche die Netzspannung zunächst gleichrichten, sie dann in eine Wechselspannung umwandeln und anschließend wieder gleichrichten. Schaltnetzteile verfügen zusätzlich über einen hohen Wirkungsgrad.

Besonderheiten von Schaltnetzteilen

Schaltnetzteile haben aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte außerdem den Vorteil, dass sie wesentlich leichter und kompakter sind. Schon bei geringer Leistung verfügen Schaltnetzteile im Gegensatz zu üblichen Netzteilen über einen hohen Wirkungsgrad. Aus diesem Grund werden sie oftmals auch in Steckernetzteilen verbaut. Ein weiterer Vorteil von Schaltnetzteilen gegenüber Netztransformatoren sind ihre geringen Kupferverluste bei Leistungen von weniger als 300 Watt.

Vorteile von Schaltnetzteilen

  • Betrieb unterschiedlicher Netzspannungen ist möglich
  • hoher Wirkungsgrad um 90% erreichbar, trotz gleichzeitig geringer Leistung und Lastwechsel
  • geringere Kupferverluste
  • niedriger Verbrauch im Standby-Modus
  • Günstiger als herkömmliche Transformatoren

Klassifizierung

Die Netzteile können in unterschiedliche Topologien unterteilt werden:

  • Abwärtswandler
  • Aufwärtswandler
  • Eintaktflusswandler
  • Eintraktsperrwandler
  • Inverswandler
  • Ladungspumpe
  • Resonanzwandler
  • SEPIC Wandler
  • Synchronwandler

Schaltnetzteile und ihre Schutzarten

Elektrische Geräte müssen teilweise unter anspruchsvollen Bedingungen ihre Leistung erbringen. Von ihnen wird eine hohe Lebenserwartung erwartet. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden müssen diverse Auflagen erfüllt werden. Hinsichtlich der Eignung müssen entsprechende Schutzarten sogenannte IP Codes (DIN Abk. für International Protection) erfüllt werden. Die Topologie der Schutzarten unterteilt sich in zwei Normen:

  1. Schutzart durch Gehäuse
  2. Schutzarten durch Fremdkörper

Hochwertige Schaltnetzteile können bei der Firma ProConnecting erworben werden. Die Schaltnetzteile verfügen unter anderem über einen hohen Wirkungsgrad, einen Überlastschutz und einen eingebauten Entstörfilter.

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