DC/DC-Wandler; Ausgangsstrom:0,1A
(1 169)DC/DC-Wandler sind in der Regel kleine Bauteile, die dazu dienen, Gleichstrom (DC - Direct Current) in Gleichstrom mit anderen Parametern umzuwandeln. Sie sind in verschiedenen Gehäusen zu finden: als Single-Body-Element, für die THT-Montage, z.B. in Gehäusen nach den Standards DIP (eng. Dual In-line Package) oder SIP (eng. Single In-line Package), für die SMD-Oberflächenmontage, aber auch in LGA-Gehäusen (ang. Land Grid Array) oder in Brick-Standard in verschiedenen Größen, z.B. Half Brick oder Quarter Brick. Insbesondere diejenigen Bastler, die keine komplexen elektronischen Schaltungen erstellen, werden sich an diese jedoch hauptsächlich in Form von fertig auf Leiterplatten gelöteten Modulen oder Geräten in Einbaugehäusen oder zur Montage auf einer DIN-Schiene erinnern. Letztere Montageart wird hauptsächlich in industriellen Steuer- und Schaltschränken verwendet. Die Vielfalt der Gehäuse, in denen DC/DC-Wandler zu finden sind, liegt an ihrem breiten Anwendungsbereich. Mit Gleichstrom werden die meisten elektrischen und elektronischen Geräte versorgt, außer den Wechselstrom-Elektromotoren. Aus diesem Grund sind diese Komponenten unter anderem als integrierte Systeme zu finden, z.B. in Computernetzteilen, auf Mainboards oder auf Grafikkarten, wo sie unterschiedliche Gleichspannungswerte für einzelne elektronische Komponenten erzeugen.
Die Hauptunterscheidung von DC/DC-Wandlern ergibt sich aus dem Verhältnis der Ausgangsspannung zu ihrer Eingangsspannung. Man kann also die spannungsreduzierenden Wandler treffen, Step-Down-Wandler genannt, die spannungserhöhenden Wandler, sog. Step-Up-Wandler, oder solche, die in der Lage sind, sowohl eine höhere als auch eine niedrigere Ausgangsspannung zu erzeugen, d.h. Step-Up/Step-Down. Sie verfügen sehr oft über eine Ausgangsspannungsregelung, die es ermöglicht, sogar einen sehr weiten Bereich ihrer Werte zu erhalten. In solchen Fällen werden sie normalerweise mit einem kleinen Potentiometer eingestellt, das in die Elektronik des jeweiligen Wandlers integriert ist.
DC/DC-Wandler - Schutzmaßnahmen
Ein sehr großer Teil der derzeit produzierten DC/DC-Wandler besitzt einen galvanisch getrennten Ein- und Ausgang. Solche Systeme werden oft isolierte Wandler genannt. Dies ist ein zusätzlicher Schutz des versorgten Systems vor Überspannungen und Spannungssprüngen, die den Wandler selbst und das gespeiste Gerät beschädigen und somit dauerhaft zerstören können. Eine solche galvanische Trennung von Eingang und Ausgang ist unter anderem bei medizinischen Geräten aus Sicherheitsgründen erforderlich. Natürlich verfügen DC/DC-Wandler, wie die allermeisten anderen Versorgungsgeräte, auch über weitere Schutzmaßnahmen, u.a. Dauerkurzschlussschutz, Überlastschutz, Überspannungsschutz, Verpolungsschutz, Überhitzungsschutz oder Schutz bei einen Versorgungsspannungsabfall. Einfach ausgedrückt: Je mehr Schutz ein bestimmtes Gerät hat, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit einer Fehlfunktion oder dauerhafter Beschädigung der versorgten Geräte und des Wandlers selbst.
Auswahl eines DC/DC-Wandlers
Bei der Auswahl des entsprechenden DC/DC-Wandlers für eine bestimmte Anwendung sollen einige Aspekte beachtet werden. Der erste ist der Eingangsspannungswert, angegeben in Volt [V]. Der Eingangsspannungsbereich des bestimmten Wandlers muss den Spannungswert enthalten, mit dem er versorgt wird. Eine zu niedrige Spannung kann die Fehlfunktion des Wandlers verursachen und eine zu hohe Spannung kann ihn dauerhaft beschädigen. Ein weiterer Parameter ist die Ausgangsspannung. Der Wert, den der Benutzer am Wandlerausgang erhalten will, soll aufgrund der Geräte bestimmt werden, die mit seiner Hilfe versorgt werden. Er muss mit dem Wert identisch sein, der vom Hersteller des Geräts in der technischen Dokumentation angegeben wurde. Die Ausgangsspannung der DC/DC-Wandler wird oft im gegebenen Wertebereich geregelt, was die Stromversorgung von Geräten ermöglicht, die verschiedene Versorgungsparameter aufweisen.
Ein weiterer Parameter, der vor dem Kauf eines DC/DC-Wandlers richtig ausgewählt werden sollte, ist der maximale Ausgangsstrom, angegeben in Ampere [A]. Sehr oft wird dieses Merkmal als Stromeffizienz des Geräts bezeichnet. Das ist die maximale elektrische Stromstärke, die ein bestimmtes Gerät erzeugen kann und noch richtig funktioniert. Die Stromeffizienz des DC/DC-Wandlers sollte größer (im Extremfall gleich) sein als die vom versorgten System benötigte Stromstärke. Ein Netzteil, das an der Grenze seiner maximalen Stromausbeute arbeitet, erzeugt eine erhebliche Wärmemenge, die während des Langzeitbetriebs unter solchen Bedingungen das Gerät beschädigen kann. Diese Situation ist besonders wahrscheinlich, wenn der Wandler keinen Überlast- oder Überhitzungsschutz besitzt. Es empfiehlt sich, einen Wandler mit einer höheren Stromeffizienz als erforderlich auszuwählen. Erstens, damit er nicht an der Obergrenze seiner Stromeffizienz arbeitet, aber auch, damit es bei einer geringfügigen Erweiterung des versorgten Systems nicht dazu führt, dass der aktuell installierte Wandler ausgetauscht werden muss durch einen neuen mit höherer Stromeffizienz. Um zu vergleichen, welcher Wandler effizienter ist, wird oft die Leistung eines bestimmten Wandlers berücksichtigt, die in Watt [W] angegeben wird. Die Leistung ist das Produkt aus Spannung und Strom, daher ist es bei gleichen Spannungswerten leicht zu vergleichen, welches Gerät die größere Strommenge erzeugen kann.
Ein anderer Aspekt, der manchmal wichtig ist, ist der Temperaturbereich, in dem ein bestimmter Wandler arbeiten kann. Einige Anwendungen können einen Betrieb bei Minustemperaturen oder in einer Umgebung erfordern, in der die Temperatur viel höher als die Raumtemperatur ist. Es gibt Wandler, die für Temperaturen bis -50 °C ausgelegt sind, aber auch extrem hohe, bis 150 °C. Der Temperaturunterschied ist erheblich und bei der Auswahl des Wechselrichters für eine bestimmte Anwendung darf dieser Aspekt nicht außer Acht gelassen werden, um ihn nicht zu beschädigen.
Einige DC/DC-Wandler können mehr als einen Ausgang haben. Jeder der Ausgänge hat dann einen anderen Spannungswert. Natürlich kann es neben der Anzahl der Ausgänge auch eine größere Anzahl elektrischer Anschlüsse geben, z.B. in Form einer im System integrierten Klemmleiste. Teilweise verfügen DC/DC-Wandler über integrierte Kabel als elektrische Verbindung. Bei der Auswahl dieses Gerätetyps soll man auch auf seinen Wirkungsgrad achten. Je höher er ist, desto geringer sind die Leistungsverluste, die am häufigsten bei der Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie auftreten. Zusammenfassend sollten alle Parameter des DC/DC-Wandlers in erster Linie für die entsprechende Anwendung und die Kriterien ausgewählt werden, die von den zusammenwirkenden Elementen, d.h. denen, die den Wandler versorgen und von ihm versorgt werden, vorgegeben werden.
Ausgangsstrom0,1A
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