Schaltnetzteil (Switched-Mode Power Supply)

Was ist ein Schaltnetzteil?

Ein Schaltnetzteil (Switched-Mode Power Supply, SMPS) ist eine elektronische Schaltung, die Strom mit Hilfe von Schaltger?ten umwandelt, die mit hoher Frequenz ein- und ausgeschaltet werden. Dabei kommen Speicherkomponenten wie Induktivit?ten oder Kondensatoren zum Einsatz, um Strom zu liefern, wenn sich das Schaltger?t im nichtleitenden Zustand befindet.

Schaltnetzteile haben einen hohen Wirkungsgrad und werden h?ufig in einer Vielzahl von elektronischen Ger?ten verwendet, einschlie?lich Computern und anderen empfindlichen Ger?ten, die eine stabile und effiziente Stromversorgung ben?tigen.

H?ufig wird ein Schaltnetzteil auch als getaktete Stromversorgung oder Schaltnetzteil bezeichnet.

Techopedia erkl?rt Schaltnetzteile

Schaltnetzteile werden nach der Art der Eingangs- und Ausgangsspannung eingeteilt. Die vier wichtigsten Kategorien sind:

• Wechselstrom zu Gleichstrom
• Gleichstrom zu Gleichstrom
• Gleichstrom zu Wechselstrom
• Wechselstrom zu Wechselstrom

Ein einfaches isoliertes Wechsel-/Gleichstromnetztzeil besteht aus

Die Gleichstromversorgung vom Gleichrichter oder der Batterie wird dem Wechselrichter zugeführt, wo sie bei hohen Frequenzen zwischen 20 kHz und 200 kHz durch den Schalt-MOSFET oder die Leistungstransistoren ein- und ausgeschaltet wird. Die hochfrequenten Spannungsimpulse des Wechselrichters werden der Prim?rwicklung des Transformators zugeführt, und der sekund?re Wechselstromausgang wird gleichgerichtet und gegl?ttet, um die erforderlichen Gleichspannungen zu erzeugen. Eine Rückkopplungsschaltung überwacht die Ausgangsspannung und weist die Steuerschaltung an, das Tastverh?ltnis anzupassen, um die Ausgangsspannung auf dem gewünschten Niveau zu halten.

Es gibt verschiedene Schaltungskonfigurationen, die als Topologien bezeichnet werden und jeweils einzigartige Eigenschaften, Vorteile und Betriebsarten aufweisen, die bestimmen, wie die Eingangsleistung an den Ausgang übertragen wird.

Die meisten h?ufig verwendeten Topologien, wie Flyback, Gegentakt, Halbbrücke und Vollbrücke, bestehen aus einem Transformator, der die Isolation, Spannungsskalierung und mehrere Ausgangsspannungen bereitstellt. Nicht isolierte Konfigurationen haben keinen Transformator und die Energieumwandlung erfolgt durch induktive Energieübertragung.

Vorteile von Schaltnetzteilen:

• Hoher Wirkungsgrad von 68 % bis 90 %
• Geregelter und zuverl?ssiger Output, unabh?ngig von Eingangsspannungsschwankungen
• Klein und leicht
• Flexible Technologie
• Hohe Leistungsdichte

Nachteile von Schaltnetzteilen:

• Verursacht elektromagnetische St?rungen
• Komplexer Schaltungsaufbau
• Teurer als lineare Stromversorgungen

Schaltnetzteile werden zur Stromversorgung einer Vielzahl von Ger?ten eingesetzt, z. B. für Computer, empfindliche Elektronik, batteriebetriebene Ger?te und andere Ger?te, die einen hohen Wirkungsgrad erfordern.

Fazit

Ein Schaltnetzteil ist eine effiziente elektronische Schaltung, die Strom durch schnelles Schalten umwandelt und Speicherkomponenten wie Induktivit?ten und Kondensatoren nutzt.

Mit einem hohen Wirkungsgrad von 68 % bis 90 % und einer stabilen Ausgangsspannung eignet sich das Schaltnetzteil ideal für Computer, empfindliche Elektronik und batteriebetriebene Ger?te.

Es ist leicht und kompakt, aber komplexer und teurer als lineare Stromversorgungen und kann elektromagnetische St?rungen verursachen. Die Flexibilit?t und hohe Leistungsdichte machen es in vielen Anwendungen unverzichtbar.