Einführung in Netzteile
Netzteile sind ein integraler Bestandteil aller Arten von Geräten, von einfachen Haushaltsgeräten bis hin zu komplexen Industriesystemen. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, die Netzspannung von AC (Wechselstrom) in verschiedene Gleichstromstärken (DC) umzuwandeln, die für bestimmte Anwendungen erforderlich sein können. Verschiedene Arten von Netzteilen verwenden unterschiedliche Methoden zur Spannungsumwandlung und -stabilisierung.
Lineare Netzteile
Was sind lineare Netzteile?
Linearnetzteile gehören zu den ältesten Stromversorgungsarten und zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau und gute Stabilisierungseigenschaften aus. Sie sind groß und schwer, bieten aber eine hervorragende Stromqualität.
Aufbau und Betrieb
Transformator: Reduziert die Netzspannung von Wechselstrom auf den erforderlichen niedrigeren Wert. Dies ist das Grundelement, das für Spannungsunterschiede verantwortlich ist.
Gleichrichter: Wandelt reduzierte Wechselspannung mithilfe eines Diodensatzes in Gleichspannung um.
Filter: Verwendet Kondensatoren, um die Spannung zu glätten und so das Risiko von Welligkeiten zu reduzieren, die den Gerätebetrieb beeinträchtigen könnten.
Spannungsstabilisator: Sorgt dafür, dass die Ausgangsspannung auch bei wechselnder Last und Eingangsspannung konstant bleibt.
Anwendungen
Lineare Netzteile werden häufig in Systemen eingesetzt, in denen eine sehr geringe Restwelligkeit und ein geringes Rauschen erforderlich sind, beispielsweise in Hi-Fi-Audiogeräten, Präzisionsmessgeräten und industriellen Anwendungen. Trotz geringerer Energieeffizienz werden sie in Anwendungen bevorzugt, die eine hohe Stromqualität erfordern.
Schaltnetzteile (SMPS)
Definition und Funktionsprinzip
Schaltnetzteile, auch bekannt als Switch Mode Power Supplies (SMPS), sind komplexere und kompaktere Netzteile mit höherer Energieeffizienz. Sie arbeiten mit höheren Schaltfrequenzen, was den Einsatz kleinerer passiver Komponenten ermöglicht.
Schlüsselelemente
Konverter: Verantwortlich für die Pulsweitenmodulation (PWM) zur Verwaltung der Eingangsspannung.
Hochfrequenztransformator: Ermöglicht eine erhebliche Reduzierung von Größe und Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen linearen Transformatoren.
Gleichrichter der nächsten Stufe: Wandelt die HF-Transformationsspannung in einen stabilen Gleichstrom (DC) um.
Kondensatoren, Induktivitäten und Drosseln: Entfernen Sie Rauschen und glätten Sie die Ausgangsspannung für eine saubere Stromversorgung.
Anwendungen
Aufgrund ihrer hohen Effizienz werden Schaltnetzteile in Computern, Fernsehern, Ladegeräten und fast allen elektronischen Geräten verwendet, die eine kompakte und effiziente Stromquelle benötigen. Aufgrund ihrer geringen Größe und hohen Effizienz werden sie bevorzugt in mobilen und tragbaren Geräten eingesetzt.
Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV)
USV-Funktion
USVs, d. h. unterbrechungsfreie Stromversorgungen, sind Arten von Stromversorgungen, die für die Stromversorgung im Falle eines Stromausfalls ausgelegt sind. Sie versorgen Systeme mit Notstrom, bei denen ein Stromausfall zu Datenverlust oder Geräteschäden führen kann.
Strukturelemente
Batterie: Speichert Energie für den Fall, dass die Hauptstromversorgung nicht verfügbar ist.
Wechselrichter-Konverter: Wandelt Gleichstrom von Batterien in Wechselstrom um (manchmal über AC-DC-AC), kompatibel mit empfindlichen Geräten.
Überwacht: Überwachen Sie den Energiefluss und treffen Sie Entscheidungen zum Wechsel von Netz- auf Batteriebetrieb.
Anwendungen
USVs werden häufig in Serverräumen, medizinischen Geräten und anderen Anwendungen eingesetzt, bei denen eine zuverlässige Stromversorgung von entscheidender Bedeutung ist. Bietet Zeit zum sicheren Herunterfahren von Systemen und verhindert so plötzliche Abschaltungen, die Daten und Hardware zerstören können.
Programmierbare Netzteile
Definition und Funktionen
Programmierbare Netzteile sind Netzteile, die dynamisch konfiguriert werden können, um je nach den Anforderungen einer Test- oder Produktionsanwendung unterschiedliche Spannungs- und Stromstärken bereitzustellen.
Besondere Funktionen
Benutzeroberfläche: Bietet Fernsteuerungs- und Programmierfunktionen, häufig über eine USB-, RS-232- oder Ethernet-Verbindung.
Hohe Präzision: Ermöglicht präzise Leistungsanpassungen, die in Labor- und Forschungsumgebungen unerlässlich sind.
Umfangreiche Schutzfunktionen: Überstrom-, Kurzschluss- und Überspannungsschutz sorgen für Sicherheit angeschlossener Geräte.
Anwendungen
Programmierbare Netzteile werden am häufigsten in Laboren verwendet