Schaltnetzteile [1] Jaber Abdellah 1

Transkript

1 Schaltnetzteile [1] Jaber Abdellah 1

2 Schaltnetzteile Gliederung Definition Bauformen Linear- und Schaltnetzteile Stromversorgung Schaltungsauslegung Arbeitsfrequenz Jaber Abdellah 2

3 Definition Was ist ein Netzteil? engl. Power Supply Unit, PSU Gerät zur Energieversorgung von Geräten oder Baugruppen Ausgangsspannung und maximaler Ausgangsstrom können fest eingestellt oder variabel sein Jaber Abdellah 3

4 Bauformen Linearnetzteil (Trafonetzteil) Transformatoren Gleichrichter Lineare Spannungsregler etwa 50% Wirkungsgrad [2] Jaber Abdellah 4

5 Bauformen Schaltnetzteile Zykliches Ein- und Ausschalten Generieren der Ausgangsspannug Wirkungsgrad zwischen 50% und 90% Jaber Abdellah 5

6 Stromversorgung Randbedingungen: Eingangsspannungsbereich benötigte Ausgangsspannung(en) und deren Strombelastbarkeit zur Verfügung stehender Bauraum maximale Verlustleistung bzw.der entsprechende Mindestwirkungsgrad. Kosten Jaber Abdellah 6

7 Schaltnetzteile Lineare- oder Schaltnetzteile? Jaber Abdellah 7 [3]

8 Linearnetzteile Funktionsweise Transformieren von Wechselspannung Gleichrichten von Wechselspannung Puffern der Energie über Kondensatoren. Regelung der Spannung auf einen Soll-Wert, z.b. 12V Jaber Abdellah 8

9 Schaltnetzteil Funktionsweise Wechselspannung gleichgerichten In einem Kondensator speichern Pulsartig Strom auf einen relativ kleinen Trafo geben Gewonnene Wechselspannung gleichrichten Über Kondensatoren sieben Stabilisieren Jaber Abdellah 9

10 Linearnetzteil Vorteile einfacher Aufbau leicht reparabel kaum Entstörmaßnahmen nötig Jaber Abdellah 10

11 Linearnetzteil Nachteile relativ schwer relativ groß relativ hoher Energieverbrauch Niedriger Wirkungsgrad Jaber Abdellah 11

12 Schaltnetzteil Vorteile kleinere Bauweise weniger Gewicht weniger Rohstoffbedarf effektiv und günstiger Jaber Abdellah 12

13 Schaltnetzteile Nachteil komplexere Schaltungstechnik Empfindlichkeit gegen hochfrequente Einstreuungen hochfrequente Störaussendungen möglich Jaber Abdellah 13

14 Beispiel Power-LED (mit 350 ma und Vf= 3,5 V ) 12 V Betriebsspannung mit Linearschalnetzteil : 2,98W Verluste bei 1,23W Nutzleistung mit einem Step Down Converter : bei 85 % Wirkungsgrad 215 mw Verluste Jaber Abdellah 14

15 Converter wichtigstes Bauteil eines Schaltnetzteils Erzeugung von Versorgungsspannung der Endstufe wichtige Größe : Duty Cycle Jaber Abdellah 15

16 Schaltungsauslegung Zur Wahl der Converter-Topologie Untere Eingangsspannung Obere Eingangsspannung Ausgangsspannung Ausgangsstrom Betriebsfrequenz Arbeitstemperaturbereich Jaber Abdellah 16

17 Converter-Topologien [4] [5] Jaber Abdellah 17

18 Arbeitsfrequenz Wahl der Arbeitsfrequenz min On Zeit des Transistors t = D/f Faustformel : größere Leistung,geringere Frequenz größere Spannung,geringere Frequenz Warum? : Verluste in parasitären Kapazitäten P ~ CU². F Arbeitsfrequenz Wirkungsgrad Jaber Abdellah 18

19 Schaltnetzteile Quellen de.wikipedia.org/wiki/netzteil SS08/Netzteil.pdf Ralph Langenberg Universitat Dortmund Schaltnetzteile Wie anwenden? Wie dimensionieren? Jaber Abdellah 19

20 Schaltnetzteil Bildquellen [1] - [2] - de/fileadmin/user_upload/professoren/fr74_profmoeller/praktikum/p_ SS08/Netzteil.pdf [3] - [4-5] - Ralph Langenberg Universitat Dortmund Schaltnetzteile Wie anwenden? Wie dimensionieren? Jaber Abdellah 20