Was ist ein Schaltnetzteil – Der vollständige Leitfaden zu Funktionsweise und Auswahl

Umfassende Erläuterung von den Grundlagen und Funktionsweisen von Schaltnetzteilen bis hin zu Auswahlkriterien, Anwendungsbeispielen für 24V und 12V sowie Maßnahmen zur Rauschunterdrückung. Vollgepackt mit Informationen, die Anfänger bis mittlere Ingenieure wissen möchten. Bitte beachten Sie auch die Produktvorstellung und das Supportsystem von Unifive.

Was ist ein Schaltnetzteil? Eine verständliche Erklärung zu Grundprinzipien und Anwendungstipps

Für Entwicklungsingenieure in der Elektro- und Elektronikbranche sind Schaltnetzteile unverzichtbar, um hohe Effizienz, kompakte Bauweise und niedrige Kosten zu realisieren. In diesem Artikel werden die grundlegenden Funktionsweisen und Betriebsprinzipien von Schaltnetzteilen, Auswahlkriterien je nach Anwendung sowie wichtige Aspekte wie Rauschunterdrückung und Sicherheitsstandards umfassend erklärt. Der Inhalt ist so strukturiert, dass auch Ingenieure in der Ausbildung oder Einsteiger:innen in der Stromversorgungsentwicklung ihn leicht verstehen können. Lesen Sie bis zum Ende weiter.

Die Geschichte der Schaltnetzteile

Die Geschichte der Schaltnetzteile reicht bis in das 19. Jahrhundert zurück.

Die ersten Schaltnetzteile der Welt wurden angeblich 1958 von IBM entwickelt. Die damals eingesetzten Netzteile basierten noch auf Röhrentechnologie. Zeitgleich wurden ähnliche Patente von GM in Form von Transistor-Oszillatoren angemeldet. Diese technische Innovation ermöglichte es, den Gestaltungsspielraum für Geräteentwickler erheblich zu erweitern. Die 1960er Jahre waren eine äußerst boomende Zeit für Raumfahrt, Kommunikation, Elektronik und Computertechnologie.

Funktionsweise und Prinzip von Schaltnetzteilen

* Beispiel eines Blockschaltbildes für ein Schaltnetzteil

Ein Schaltnetzteil ist ein Stromwandler, der die Wechselspannung (AC) am Eingang gleichrichtet und in Gleichspannung (DC) umwandelt, um die Spannung mithilfe von Hochfrequenz-Schaltelementen (z. B. MOSFET) durch schnelles Ein- und Ausschalten zu steuern. Im Vergleich zu linearen Netzteilen weist es die folgenden Vorteile auf:

• Hohe Effizienz: Da nur die benötigte Energie geschaltet wird, entstehen weniger Ripple und Wärmeverluste.
• Kompakte Bauweise: Durch die hohe Frequenz können Transformatoren und Filterbauteile kleiner ausgelegt werden.
• Großer Eingangsspannungsbereich: Produkte können durch geeignete Steuerkreise flexibel für 100–200 V ausgeführt werden.

Das Funktionsprinzip verläuft wie folgt: AC-Eingang → Gleichrichter → Hochfrequenz-Schaltung (z. B. PWM-Steuerung) → Trennung durch Transformator (bei Bedarf) → Gleichrichtung/Glättung → Ausgang. Es gibt viele Steuerungen mit PWM (Pulsweitenmodulation), um Ausgangsspannung und -strom konstant zu halten und Schutzfunktionen wie Überspannungs- oder Überstromschutz zu gewährleisten.

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