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Fragen zu Schaltregler: StepUp/Down (Elektronik)

verfasst von Fabi, 26.07.2004, 21:19 Uhr

Hallo,
sowas ist prima - Leute, die sich gerne auch mit Theorie auseinandersetzen und nicht nur mit Praxis, denn beides muss bei Bastlern im Gleichgewicht sein, sonst wird es langweilig. Weiß ja nicht, ob du ein Bastler bist, aber egal.

» ich beziehe mich hier mal auf die bebilderten Erklärungen hiervon:
»
» http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html

Ah! Das kommt mir doch bekannt vor...

»
» zum Stepdownwandler: Warum brauche ich hier eine Spule. Sowohl spule als
» auch Kondensator haben doch eigentlich nur die Aufgabe Ladungen zu
» speichern.
Kondensatoren und Spulen sind extrem gegensätzliche Bauteile! Das einzig wichtige, was sie außer den typischen Verlusten in der Praxis gemeinsam haben, ist, dass sie Energie speichern können.
Der Kondensator speichert die elektrische Energie in Form von Ladung, während die Spule die elektrische Energie in Form eines magnetischen Feldes speichert.

»
» Ich könnte doch eigentlich auch einfach nur einen großen Kondensator
» nehmen, den auf eine bestimmte Spannung aufladen, dann Schalter aus, an,
» aus, etc.
Über die Schaltstöme würden sowohl die Spannungsquelle als auch die Kondensatoren arg klagen. Um sie zu verkraften, bräuchtest du ohm'schen Widerstand, der auch zusätzlich in Form von Verlusten im Kondensator vorhanden sein kann. Da hast du am Ende nur Verluste.
Vielmehr ist es weit praktischer, eine Induktivität zu verwenden, da diese den Strom langsam ansteigen lässt und somit den Kondensator langsam lädt. Das lässt sich besser überwachen und vor allem hast du keine extremen Stromspitzen mehr beim Einschalten. Diese durch einen ohm'schen Widerstand zu verringern, ist wegen der schon aufgeführten (Wärme)verluste ausgesprochen unzweckmäßig.
Es gibt verschiedene Arten von Schaltreglern. Die einen ändern ihre Frequenz, um dadurch der Induktivität (Spule) einen unterschiedlich hohen Blindwiderstand zu geben. Somit kann unabhängig vom Lastscheinwiderstand/Wirkwiderstand optimal die Spannung konstant geregelt werden.
Oder es wird die Breite des AN-Impulses variiert. Dann bleibt die Frequenz gleich; es ändert sich nur das Tastverhältnis. Geht aber auch prima zur Ausregelung, da je nach Impulsbreite effektiv mehr oder weniger Energie an die Spule/Kondensator gelangt. Genauso wie bei der Methode mit Frequenzänderung.
Entscheidend: INDUKTION

» zum Stepupwandler:
» wenn der Schalter geschlossen ist wird der Kondensator doch nicht
» aufgeladen sondern nur die Spule oder?
Das ist sehr richtig! Die Diode verhindert ein Entladen des Kondensators über den Schalter (normalweise Transistor). Durch die Spule kann ein Strom von der Spannungsquelle fließen, der diese auflädt (Magnetfeld).

» Wenn der Schalter nun geöffnet ist läd die Spule den kondensator auf.
Auch das ist wieder extrem richtig!

» Warum kann nun die Spule den Kondesator höher als Vin aufladen?
Wegen der Selbstinduktionsspannung (die Höhe lässt sich mit komplizierten Formeln berechnen). Diese ist der Ladespannung (besser: dem Ladestrom) entgegengesetzt, weswegen sie den Betrag der Spannung der Spannungsquelle addiert. Also haben wir eine höhere Spannung, die den Kondensator höher als die Spannung an der Versorgung aufladen kann! Entscheidend: SELBSTINDUKTION
»
» Könnte man für den Stepup Wandler auch einfach die Stepdown Schaltung
» verwenden? Man würde den Kondensator bis auf Vin aufladen, dann den
» Schalter ausmachen und die Spule würde den Kondensator weiteraufladen.
» Warum geht das nicht bzw. warum vernwendet man 2 verschiedene
» Schaltungen?
Beim Abwärtsregler ist die Spannung der Spule entgegengesetzt der Kondensatorspannung, also subtrahieren sich die Beträge (Spannung geringer!). Damit erreichst du keine höhere Spannung.

Hoffentlich bist du jetzt nicht verwirrt sondern vielleicht half dir das ja ein wenig.

Viele Grüße
Fabi