Schaltnetzteile und ihre Peripherie

1. 1 Vorbemerkung In vielen Bereichen der Elektrotechnik werden heutzutage Schaltregler eingesetzt. In Geräten, wo früher noch ein Netztrafo mit Gleichrichter und nachfolgendem Längsregler zu finden war, sitzt heute ein Schaltregler. Der Grund dafür sind wie eigentlich immer die insgesamt niedrigeren Kosten. Zwar erscheint es im ersten Moment einfacher ein Netzteil mit Längsregler aufzubauen. Betrachtet man jedoch den Aufwand für die Wärmeabfuhr und das dafür nötige Volumen des Netzteils, sieht man schnell den Kostenvorteil für den Schaltregler. Niedrigeres Gewicht, Einsatz für beliebige Spannungsniveaus, höherer Temperaturbereich durch höheren Wirkungsgrad und einen Weitbereichseingang für die Netzspannung sind weitere Vort- le. Neben diesen Argumenten spricht noch ein Punkt für den Schaltregler: In den letzten Jahren wurden die Leistungshalbleiter revolutionär verbessert und verbilligt. Auch im Bereich der pas- ven Leistungsbauelemente wie etwa der Kondensatoren konnten die Belastbarkeit deutlich gest- gert werden. Ausschlaggebend war im Niederspannungsbereich der Druck der Kfz-Industrie, der immer neue und innovative Lösungen forderte. Im Bereich der Ansteuer- und Regelschaltungen liefen die Entwicklungen in die gleiche Richtung: Prozessoren und andere programmierbare B- steine stehen heute billig und mit hoher Leistungsfähigkeit zur Verfügung. Was für den Sch- tungsentwickler unlösbar schwierig erschien, erledigen heute ein paar wenige ICs. Dabei ist die Entwicklung noch lange nicht am Ende. In Zukunft werden kundenspezifische ICs die komplette Ansteuerung und die Leistungsschalter beinhalten. Lediglich die Spulen, Transformatoren und Kondensatoren müssen noch dazugebaut werden. Die dabei erreichbare Miniaturisierung hängt eigentlich nur noch vom Wirkungsgrad ab, denn die Verlustwärme muss auch in Zukunft noch abgeführt werden können.

Einführung.- Der Abwärtswandler.- Der Aufwärtswandler.- Der Multi-Parallel-Wandler.- Der Inverswandler.- Der Sperrwandler.- Der Eintaktflusswandler.- Der Gegentaktflusswandler.- Resonanzwandler.- Leistungsschalter.- Treiberschaltungen für MOSFETs und IGBTs.- Regelung der Wandler.- Magnetische Bauteile.- Kondensatoren für die Leistungselektronik.- Die Kopplungsarten.- Störquellen.- Symmetrie.- EMV in der Schaltungstechnik.