AC/DC-Schaltnetzteile: Aufbau und Funktionsweise
Die meisten Stromversorgungen von elektronischen Geräten aller Art sind heute als AC/DC-Schaltnetzteile ausgeführt:
Die netzseitige Wechselspannung (AC) wird zunächst gleichgerichtet. Ein Schalttransistor ``zerhackt``die entstandene Gleichspannung, sodass diese dann über einen Transformator in eine oder mehrere Spannungen umgesetzt werden kann. Diese werden dann wieder gleichgerichtet, geglättet und zur Ausregelung von Lastwechseln oder Schwankungen der Eingangsspannung über eine Pulsweitenmodulation auf den Schalttransistor zurückgeführt.
Die hohe Schaltfrequenz erlaubt kleinere und leichtere Transformatoren als bei einer Umsetzung unmittelbar mit 50 oder 60 Hz. Viele AC/DC-Schaltnetzteile besitzen einen Weitbereichseingang, beispielsweise 85 bis 264 V AC. Dabei entsprechen 264 V dem Wert 240 V + 10 %. Ob ein Netzteil an einem bestimmten Netz eingesetzt werden darf, richtet sich nach seinem Datenblatt, insbesondere Eingangsspannung, Frequenz und Einsatzbedingungen.
Diesen deutlichen Vorteilen eines Schaltnetzteils steht ein gegenüber linear geregelten Netzteilen größerer Ripple & Noise (Brumm- und Rauschspannung) gegenüber, der insbesondere durch die Schaltspitzen des getakteten Reglers verursacht wird.
Gleichrichtung und Zwischenkreiskondensator können einen nichtsinusförmigen Eingangsstrom mit Oberschwingungen verursachen. Eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC) verbessert den Stromverlauf; sie kann passiv oder aktiv ausgeführt sein. Welche Oberschwingungsgrenzwerte gelten, hängt vom Gerät und vom Anwendungsbereich der einschlägigen Norm ab. EN/IEC 61000-3-2 und EN/IEC 61000-3-12 behandeln solche Grenzwerte für unterschiedliche Eingangsstrombereiche.
Schaltnetzteile gibt es als Einbaunetzteile (‚open frame’, d.h. in offener Bauform, oder mit Metallabdeckung oder -gehäuse), mit Schraubklemmen oder Steckanschlüssen, oder in Modulbauform zur Printmontage, als externe Netzteile (→ Stecker- und Tischnetzteile), oder als Netzteile für Hutschienen-Montage.
Unter bestimmten Voraussetzungen (‚forced current sharing’) können Schaltnetzteile auch parallel geschaltet werden, z.B. für die Realisierung von → Redundant-Stromversorgungen.
Die Ausgangsspannung von AC/DC-Schaltnetzteilen ist in der Regel fest eingestellt, sie kann über einen → Trimm-Eingang (‚Trim’) meist nur um ein paar wenige Prozent variiert werden.
Für Netzteile in medizinischen elektrischen Geräten sind die Anforderungen der IEC/EN 60601-1 und die für den Zielmarkt geltenden nationalen Fassungen zu berücksichtigen; in den USA ist dies die ANSI/AAMI ES60601-1. Welche Ausgabe und zusätzlichen Anforderungen anzuwenden sind, richtet sich nach dem Gerät und dem Zielmarkt. Die Eignung des Netzteils ist im Zusammenhang mit dem vollständigen medizinischen Gerät zu bewerten.
Passende Produkte: Linear geregelte Netzteile, Stecker- u. Tischnetzteile, Netzteile für Medizintechnik
Die netzseitige Wechselspannung (AC) wird zunächst gleichgerichtet. Ein Schalttransistor ``zerhackt``die entstandene Gleichspannung, sodass diese dann über einen Transformator in eine oder mehrere Spannungen umgesetzt werden kann. Diese werden dann wieder gleichgerichtet, geglättet und zur Ausregelung von Lastwechseln oder Schwankungen der Eingangsspannung über eine Pulsweitenmodulation auf den Schalttransistor zurückgeführt.
Was AC/DC bei programmierbaren Prüfquellen bedeutet. Programmierbare AC- und AC/DC-Quellen
Die hohe Schaltfrequenz erlaubt kleinere und leichtere Transformatoren als bei einer Umsetzung unmittelbar mit 50 oder 60 Hz. Viele AC/DC-Schaltnetzteile besitzen einen Weitbereichseingang, beispielsweise 85 bis 264 V AC. Dabei entsprechen 264 V dem Wert 240 V + 10 %. Ob ein Netzteil an einem bestimmten Netz eingesetzt werden darf, richtet sich nach seinem Datenblatt, insbesondere Eingangsspannung, Frequenz und Einsatzbedingungen.
Diesen deutlichen Vorteilen eines Schaltnetzteils steht ein gegenüber linear geregelten Netzteilen größerer Ripple & Noise (Brumm- und Rauschspannung) gegenüber, der insbesondere durch die Schaltspitzen des getakteten Reglers verursacht wird.
Gleichrichtung und Zwischenkreiskondensator können einen nichtsinusförmigen Eingangsstrom mit Oberschwingungen verursachen. Eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC) verbessert den Stromverlauf; sie kann passiv oder aktiv ausgeführt sein. Welche Oberschwingungsgrenzwerte gelten, hängt vom Gerät und vom Anwendungsbereich der einschlägigen Norm ab. EN/IEC 61000-3-2 und EN/IEC 61000-3-12 behandeln solche Grenzwerte für unterschiedliche Eingangsstrombereiche.
Schaltnetzteile gibt es als Einbaunetzteile (‚open frame’, d.h. in offener Bauform, oder mit Metallabdeckung oder -gehäuse), mit Schraubklemmen oder Steckanschlüssen, oder in Modulbauform zur Printmontage, als externe Netzteile (→ Stecker- und Tischnetzteile), oder als Netzteile für Hutschienen-Montage.
Unter bestimmten Voraussetzungen (‚forced current sharing’) können Schaltnetzteile auch parallel geschaltet werden, z.B. für die Realisierung von → Redundant-Stromversorgungen.
Die Ausgangsspannung von AC/DC-Schaltnetzteilen ist in der Regel fest eingestellt, sie kann über einen → Trimm-Eingang (‚Trim’) meist nur um ein paar wenige Prozent variiert werden.
Für Netzteile in medizinischen elektrischen Geräten sind die Anforderungen der IEC/EN 60601-1 und die für den Zielmarkt geltenden nationalen Fassungen zu berücksichtigen; in den USA ist dies die ANSI/AAMI ES60601-1. Welche Ausgabe und zusätzlichen Anforderungen anzuwenden sind, richtet sich nach dem Gerät und dem Zielmarkt. Die Eignung des Netzteils ist im Zusammenhang mit dem vollständigen medizinischen Gerät zu bewerten.
Passende Produkte: Linear geregelte Netzteile, Stecker- u. Tischnetzteile, Netzteile für Medizintechnik