Das Netzteil - wandlungsfähig und richtungsgebend
Im allgemeinen Stromnetz für Haushalte ist Wechselstrom mit 50 Hertz und einer Spannung von 230 Volt verfügbar. Viele elektrische Geräte benötigen
jedoch Gleichstrom mit Spannungen zwischen 3 und 24 Volt, so dass diese Geräte nur über ein Netzteil am Stromnetz betrieben werden können.
Dieses Netzteil kann als Komponente im Gerät eingebaut sein oder es wird als externes Gerät per Kabel mit dem Verbraucher verbunden. Das Netzteil
ist also ein Spannungswandler, der die Spannung des verfügbaren Stromnetzes wandelt, gegebenenfalls gleichrichtet und stabilisiert, so dass ein
elektrisches Gerät damit betrieben werden kann. Es dient also der Stromversorgung von beispielsweise Drucker, Notebook oder PC.
Funktionen eines Netzteils
- Transformation: Spannungswandlung (AC/AC)
- Potentialtrennung
- Gleichrichtung: Umwandlung von Wechselstrom zu Gleichstrom (AC/DC)
- Spannungsstabilisierung, Schutzschaltung
Transformation
Die wesentliche Funktion eines Netzteils ist die Transformation der Netzspannung in die Betriebsspannung eines elektrischen Gerätes. In den meisten
Fällen ist dazu eine Senkung der Netzspannung (Primärseite) auf die Ausgangsspannung (Sekundärseite) notwendig. Da international verschiedene
Netzspannungen üblich sind, haben Netzteile entweder einen Weitbereichseingang mit 110 - 250 Volt oder ermöglichen das Umschalten zwischen 110 Volt und
230 Volt auf der Primärseite. Technologisch gesehen gibt es zwei verschiedene Arten von Netzteilen: lineare Netzteile und Schaltnetzteile.
- Lineare Netzteile:
Die Höhe der Sekundärspannung bei linearen Netzteilen wird wesentlich durch das Wicklungsverhältnis zwischen Primärwicklung
und Sekundärwicklung des Eisenkern-Transformators bestimmt. Dieser erledigt auch gleich die Potentialtrennung, die unerwünschte Wechselwirkungen zwischen
Primär- und Sekundärseite verhindert.
Durch eine nachfolgende Gleichrichtung und Stabilisierung können die Ausgangswerte noch in gewissen Grenzen angepasst
werden. Netzteile mit linearer Technologie haben einen einfachen, robusten Aufbau, sind aber sehr schwer im Verhältnis zur möglichen Leistung
- Schaltnetzteile:
Ein deutlich besseres Verhältnis zwischen Leistung und Gewicht haben Schaltnetzteile, deren Wirkungsgrad über 90 Prozent liegen
kann. Schaltnetzteile arbeiten typischerweise mit einer Schaltfrequenz von 20 bis 200 kHz für die Transformation. Die Ausgangsspannung wird geglättet und
die Schaltfrequenz herausgefiltert. Dies gelingt nicht vollständig, so dass Schaltnetzteile gegenüber linearen Netzgeräten Nachteile bezüglich elektromagnetischer
Verträglichkeit (EMV) haben.
Gleichrichtung
Wenn der Verbraucher Gleichstrom/Gleichspannung benötigt, muss der AC/AC-Spannungswandlung noch eine Gleichrichtung (AC/DC) folgen. Die Qualität der Gleichrichterschaltung
hat Auswirkungen auf den Wirkungsgrad des Netzteils und die Restwelligkeit der Ausgangsspannung.
Stabilisierung, Schutzschaltung
Netzteile sind in der Regel mit Feinsicherungen auf der Primär- und der Sekundärseite gegen Überlastung
geschützt. Stabilisierte Netzteile liefern unabhängig von den Lastverhältnissen eine konstante Ausgangsspannung. Im Fall einer Überlastung durch Kurzschluss auf
der Sekundärseite unterbricht die Schutzschaltung den Sekundärkreis, um Schäden am elektrischen Verbraucher und am Netzteil zu verhindern. Ist diese Schutzschaltung
mit einem selbsttätigen Wiederanlauf ausgestattet, kehrt das Netzteil bei Wegfall der Störung wieder zum Normalbetrieb zurück.
Zum Expertenwissen
