Treffender wird es mit der englischen Bezeichnung SMP = switch mode powersupply beschrieben. Solche Netzteile, obwohl der Bauteileaufwand teils erheblich, haben den Vorteil, daß sie aufgrund der hohen Schaltfrequenz ein sehr kleines Transformatorvolumen und geringes Gewicht haben. Die Schaltfrequenz liegt speziell bei flachen Modellen über 500 kHz. In ¨normalen¨ Schaltnetzteilen finden Frequenzen unter 100 kHz Anwendung. Doch nun zur Beschreibung der Arbeitsweise.
Ein Rechteckgenerator liefert ein Signal z.B. 50 kHz mit Tastverhältnis 50% . Dieses wird in ein Dreieck geformt (R-C Glied) und einem Komparator zugeführt, dessen zweiter Eingang mit einer einstellbaren Gleichspannung beaufschlagt wird. Der Komparator vergleicht die Signale, sobald das Dreiecksignal größer als das Gleichspannungsignal am anderen Eingang ist, schaltet der Komparator um. Dieser Zustand bleibt solange erhalten, bis daß das Dreieck den Gleichspannungswert wieder unterschritten hat. Danach schaltet der Komparator wieder zurück, er liefert dadurch seinerseits ein Rechteck, dessen Tastverhältnis allerdings durch die Gleichspannung variabel wird. Setzen wir die Gleichspannung höher, wird es länger dauern, bis das Dreieck diesen Wert erreicht hat, und auch früher wieder zurückschalten, wodurch die resultierende Einschaltzeit geringer wird. Siehe auch Diagramme bei Blockschaltbild unten.
Da wir einen sehr hohen Wirkungsgrad anstreben um die Eigenerwärmung in Grenzen zu halten, bietet sich der Rechteckbetrieb an. Hier entstehen im wesentlichen nur die Schaltverluste und die Gleichrichterverluste. Die Gleichspannung am Komparator wird von einer Quelle versorgt, welche variabel ist. Dies ist ein Differenzverstärker mit definierter Verstärkung, dessen Eingänge zum einen auf eine Referenzspannungsquelle und zum anderen auf den Istwert der Ausgansspannung zeigen. Am Ausgang erwarten wir folgendes Verhalten: Bei zu hoher Ausgangsspannung muß die Impulsbreite kleiner werden, die Ausgangsspannung des Opertionsverstärkers muß also steigen um das Dreieck erst weiter oben zum durchschalten des Komparators zu bringen. Wir erinnern uns, die Impulsbreite wird dadurch kleiner.
Warum wird bei schmalem Impuls die Spannung niedriger und umgekehrt? Nun, die Ladung, welche in den Kern des Transformators gepumpt wird, ist anschließend gleichzurichten und damit wird ein Kondensator aufgeladen. Je länger damit aufgeladen, also noch Feld im Kern ist, um so höher die Ausgangsspannung. Nach 5 Tau hat der Kondensator 63% seiner Ladung (Tau = R*C), R stellt den Innenwiderstand der gesamten Anordnung dar. Die Ausgangsspannung ist eine Funktion der Impulsbreite. Hier wird auch erkennbar, daß die Versorgungsspannung und das Übersetzungsverhältnis zwar grundsätzlich in die Berechnung eingehen, aber das Tastverhältnis in weiten Grenzen eine Variation erlaubt. Die Windungszahl Primär und Sekundär ist geprägt von der zu verarbeitenden Leistung ===>hohe Leistung ===>niedrige Windungszahl und umgekehrt.
Es sei aber nicht verschwiegen, daß ein hohes Tastverhältnis speziell im Leerlauf zur Zerstörung der Schalttransistoren führen kann. Oberhalb der 40 % Marke wird es kritisch. der Kern hat seine Energie wegen des vollen Elektrolytkondensators nicht loswerden können und wirkt daher wie ein Kurzschluß. Die Folge, die Schalttransistoren verabschieden sich. Auch aus diesem und anderen Gründen ist es zweckmäßig die Ausgangsspannungmit einer kleinen Grundlast zu betreiben. Dies wird im allgemeinen schon primärseitig getan, hier wird eine sogenannte Energierückgewinnungsschaltung eingesetzt, welche auch die Überschwinger dämpft. Heutzutage sind die einzelnen Schaltkomponenten meist alle in einem IC, zB.TDA4605 verborgen, wenn man aber daran oszillografiert findet man ein Beinchen mit einem Kondensator und Dreieckschwingung. Um solche Schaltungen zu verstehen, ist es immer am sinnvollsten - go back to the roots - zurück zu den Anfängen - , dann wird auch eine komlexe Schaltung verständlicher. Leider hat Siemens (inzwischen Infineon) die Applikationsbeispiele für dieses IC aus dem Netz der Netze genommen. Zu finden ist die Applikation jedoch in fast jedem Portabelfernseher aus Europäischer Herkunft.
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