Schaltnetzteil

Ein Schaltnetzteil oder Schaltnetzgerät ist eine elektronische Schaltung, die mittels eines elektronischen Schaltelements (z.B. MOSFET, bipolarer Transistor, IGBT), einer Induktivität und einer nachfolgenden Gleichrichtung eine Eingangsspannung in eine kleinere oder größere Ausgangsgleichspannung umwandelt.

Schaltnetzteile finden wegen der hohen erreichbaren Leistungsdichte Verwendung in industriellen Anwendungen als auch wegen ständig fallender Preise der erforderlichen Bauelemente zunehmend in Elektrokleingeräten, wie Computern, Ladegeräten oder Beleuchtungssystemen mit Halogenlampen. Typischerweise verfügen Schaltnetzteile wegen der höheren Schaltfrequenz über einen höheren Wirkungsgrad und können kompakter und leichter aufgebaut werden, als "traditionelle", linear geregelte Netzteile mit schweren, einen Eisenkern enthaltenden Transformatoren. Schaltnetzteile haben jedoch nicht grundsätzlich einen höheren Wirkungsgrad als lineare Netzteile. Computernetzteile erreichen z.B. nur Wirkungsgrade von 50% bis 80%, gute herkömmliche Netzteile erreichen hingegen Wirkungsgrade über 90%.

Die Spannungsumsetzung erfolgt durch periodisches Laden und Entladen der als Energiespeicher genutzten Induktivität, weshalb die Ausgangsspannung gefiltert werden muss, um näherungsweise Gleichspannung zu erzeugen.

In der Regel ist es nicht möglich, die Schaltfrequenz vollständig aus der Ausgangsspannung zu entfernen (EMV-Problematik). Durch Fortschritte in der Elektronik kann jedoch die Schaltfrequenz in einen weniger störenden Frequenzbereich gelegt werden, weil störende Frequenzen (Oberwellen) nur auf und oberhalb der Schaltfrequenz auftreten.

Schaltnetzteile verursachen i.A., durch den Gleichrichter am Eingang, auch versorgungsseitig Oberwellen, die im Sinne der Leitungsbelastung und des Umweltschutzes vermieden werden sollten, da sie zu erhöhten Verlusten im Stromversorgungsnetz führen. (Oberwellenblindleistung) Deshalb müssen Schaltnetzteile mit einer Eingangsleistung ab 50W seit 1.1.2001 (EN 61000-3-2) eine Leistungsfaktorkorrektur (engl. Power Factor Correction "PFC") besitzen.

siehe auch: Leistungselektronik

Topologien (Grundschaltungen)

• Eintakt-Sperrwandler (Flyback Topology)
  • typische Leistung: 0...ca. 150 W
  • relative Kosten: 100%
• Eintakt-Flusswandler (Half-Forward Topology)
  • typische Leistung: 0...ca. 250 W
  • relative Kosten: 120%
• Gegentakt-Wandler (Push-Pull Topology)
  • typische Leistung: 100...ca. 1000 W
  • relative Kosten: 175%
• Halbbrücken-Wandler (Half-Bridge Topology)
  • typische Leistung: 100...ca. 500W
  • relative Kosten: 190%
• Vollbrücken-Wandler (Full-Bridge Topology)
  • typische Leistung: 300...>2000W
  • relative Kosten: >200%

Schubu stinkt Stephan auch

Weblinks

Entwurf von Schaltnetzteilen

Dimensionierung von Schaltnetzteilen

Literatur

Eine ausführliche Beschreibung der Grundschaltungen findet man in

• Ulrich Tietze, Christoph Schenk: Halbleiter Schaltungstechnik. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2002 ISBN 3540428496