Was ist Schaltnetzteil?

ASchaltnetzteil (SMPS) ist eine Art elektronisches Netzteil, das einen Schaltregler verwendet, um elektrischen Strom effektiv umzuwandeln. Auf die gleiche Weise wandeln herkömmliche Netzteile Spannung und Strom um, um Gleichstromlasten zu versorgen, und Schaltnetzteile (SMPS) tun dasselbe.

Ein Schaltnetzteil (SMPS) ist eine Art Netzteil, das Spannung und Strom umwandelt, während es Energie von einer Gleichstrom- (DC) oder Wechselstromquelle (AC) an eine Gleichstromlast (DC) überträgt, wie z. B. ein Personal Computer. Im Gegensatz zu einer linearen Stromversorgung wechselt der Durchgangstransistor einer Schaltnetzteilversorgung schnell zwischen den Zuständen mit geringer Verlustleistung, vollständig eingeschaltet und vollständig ausgeschaltet und verbringt nur wenig Zeit in den Stufen mit hoher Verlustleistung.

Theoretisch würde ein perfektes Schaltnetzteil keine Energie verschwenden. Die Spannung wird reguliert, indem der Anteil der Zeit angepasst wird, in der ein elektrischer Strom „an“ ist (sein „Arbeitszyklus“). Im Gegensatz dazu nutzen lineare Netzteile die Verlustleistung im Durchgangstransistor, um eine konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. Das Schaltnetzteil hat den Vorteil, dass es den elektrischen Wirkungsgrad erhöht.Mochuan Drive ist das BesteHersteller von Schaltnetzteilenum Ihr Produkt zu erhalten.

Wie funktioniert das Schaltnetzteil?

Lineare AC/DC-Netzteile werden seit geraumer Zeit verwendet und wandeln Wechselstrom aus dem öffentlichen Stromnetz in Gleichspannung um, um Elektronik und Beleuchtung mit Strom zu versorgen. Leider sind lineare Netzteile aufgrund der Notwendigkeit kleinerer Netzteile für Hochleistungsanwendungen auf Nischenanwendungen in Industrie und Medizin beschränkt. Allerdings waren Schaltnetzteile aufgrund ihrer kompakten Größe, hohen Effizienz und der Fähigkeit, große Strommengen zu verwalten, zum Standard geworden.

Schauen wir uns an, wie ein Schaltnetzteil normalerweise Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandelt.

Eingangsberichtigung

Gleichrichtung ist der Prozess der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom. Die erste Stufe des AC/DC-Schaltnetzteils richtet das Eingangssignal gleich. Menschen stellen sich Gleichspannung normalerweise als eine stetige, unveränderliche Linie vor, ähnlich der einer Batterie. Andererseits ist der unidirektionale Fluss elektrischer Ladung charakteristisch für Gleichstrom (DC). Dies weist auf einen unidirektionalen, wenn auch nicht unbedingt kontinuierlichen Spannungsfluss hin.

Ein passiver Halbbrückengleichrichter löscht mithilfe einer Diode die negative Hälfte einer Sinuswelle aus und vervollständigt so den Gleichrichtungsprozess. Dioden sind Halbleiter, die während der positiven Hälfte einer eingehenden Welle den Stromfluss zulassen, in der negativen Hälfte jedoch als Strombarriere wirken.

Die gleichgerichtete Sinuswelle hat nicht genügend mittlere Leistung, um Geräte zuverlässig mit Strom zu versorgen. Die Änderung der Polarität der negativen Halbwelle in die positive ist eine effektivere Strategie. Bei der Vollweggleichrichtung werden vier Dioden in Brückenbauweise eingesetzt, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Unabhängig davon, wie die Eingangsspannung polarisiert ist, hält dieser Aufbau die Richtung des Stromflusses konstant.

Obwohl die mittlere Ausgangsspannung einer vollständig gleichgerichteten Welle größer ist als die eines Halbbrückengleichrichters, unterscheidet sie sich dennoch erheblich von der konstanten Gleichstromwellenform, die für die Stromversorgung elektronischer Geräte erforderlich ist. Obwohl es sich um eine Gleichstromwelle handelt, ist diese Stromquelle aufgrund der unregelmäßigen Form der Spannungswelle und der häufigen Wertänderungen ineffizient. Unter Welligkeit versteht man die periodische Schwankung der Gleichspannung. Für eine optimale Leistung ist eine Versorgung, die die Welligkeit minimiert oder eliminiert, von entscheidender Bedeutung.

Leistungsfaktorkorrektur (PFC)

Die Leistungsfaktorkorrektur (PFC) ist der nächste Schritt im Design einesSchaltnetzteil. PFC-Schaltkreise sind ein wesentlicher Bestandteil der meisten kommerziellen Stromversorgungen, obwohl sie wenig mit der tatsächlichen Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom zu tun haben.

Der Ladestrom fließt nur für kurze Zeit durch den Kondensator, und zwar von dem Moment an, in dem die Eingangsspannung höher als die Ladung des Kondensators ist, bis zum Maximum des gleichgerichteten Signals. Infolgedessen erfährt der Kondensator eine Kaskade von kurzen Stromspitzen, was nicht nur für die Stromversorgung, sondern auch für das Stromnetz aufgrund der enormen Anzahl von Oberschwingungen, die durch diese Transienten entstehen, ein ernstes Problem darstellt. Aufgrund der durch Oberwellen verursachten Verzerrungen können andere Stromquellen und Geräte, die an das Stromnetz angeschlossen sind, beeinträchtigt werden.

In einer Schaltnetzteilarchitektur besteht die Aufgabe der Leistungsfaktorkorrekturschaltung darin, diese Oberwellen zu entfernen oder zumindest stark zu reduzieren. Aktive und passive Leistungsfaktorkorrektur sind zwei mögliche Ansätze.

Isolation

Der letzte Schritt beim Leistungsschalten besteht unabhängig davon, ob eine PFC-Schaltung vorhanden ist oder nicht, darin, die Größe der gleichgerichteten Gleichspannung auf einen für die Last geeigneten Wert zu reduzieren. Ohne Leistungsfaktorkorrektur (PFC) beträgt die vom Gleichrichter ausgegebene Gleichspannung etwa 320 V, da die Eingangs-Wechselstromwellenform am Eingang gleichgerichtet wurde. Der Ausgang eines Aufwärtswandlers mit aktivierter Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC) ist eine konstante Gleichspannung von 400 V oder mehr.

Bei der Entscheidung für ein Verfahren zur Größenreduzierung ist die Sicherheit von größter Bedeutung. Da der Eingang des Netzteils fest mit dem Wechselstromnetz verbunden ist, besteht bei jedem Gerät, das über den Ausgang mit Strom versorgt wird, die Gefahr, dass es im Falle eines Stromlecks schwer beschädigt oder sogar zerstört wird. Sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangskreise eines an den Strom angeschlossenen AC/DC-Netzteils können zur Gewährleistung der Sicherheit magnetisch isoliert werden. Sperrwandler und resonante LLC-Wandler mit galvanischer oder magnetischer Trennung sind die beliebtesten Arten isolierter AC/DC-Stromversorgungskreise.

Abschluss

Beim Bau einesSchaltnetzteil, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter Sicherheit, Effizienz, Größe, Gewicht usw. Viele Entwickler finden es hilfreich, integrierte Komponenten in ihren Netzteilen zu verwenden, da die Steuerkreise für Schaltnetzteile im Vergleich zu linearen Netzteilen komplexer sind . Möchten Sie den besten Hersteller von Schaltnetzteilen?Mochuan Drive ist die beste Marke, die Sie für Schaltnetzteile konsultieren können.

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