DCDCWandlern

DCDCWandlern, auch DC-DC-Konverter genannt, sind elektronische Schaltungen, die eine Gleichspannung in eine andere Gleichspannung umwandeln. Sie arbeiten meist als Schaltnetzteile, verwenden Induktivitäten, Kapazitäten, Transistoren und eine Steuerelektronik, um Energie in kurzen Impulsen zu speichern und wieder freizusetzen. Im Vergleich zu linearen Reglern erreichen DCDCWandlern typischerweise höhere Effizienz und geringeren Wärmeverlusten, besonders bei größeren Spannungsdifferenzen.

Man unterscheidet isolierte und nicht isolierte Bauformen. Nicht isolierte Topologien umfassen Buck (Abwärts), Boost (Aufwärts) und Buck-Boost bzw. SEPIC. Isolierte DCDCWandlern arbeiten mit einer galvanischen Trennung, üblicherweise über einen Transformator oder eine Kopplung; Beispiele sind Flyback, Forward sowie Push-Pull, Half-Bridge und Full-Bridge.

Die Ausgangsspannung wird meist durch Closed-Loop-Regelung gehalten, indem ein Feedbacksignal die Güte der Regelung bestimmt und den Schaltvorgang per PWM oder PFM kontrolliert. Die Regelung sorgt für stabile Ausgangsspannung bei Last- und Eingangsschwankungen. Typische Schaltfrequenzen liegen im Bereich von einigen zehn kHz bis zu mehreren hundert kHz. Effizienzwerte liegen je nach Topologie und Last oft zwischen 70 und 95 Prozent.

Vorteile sind eine kompakte Baugröße und geringe Wärmeentwicklung im Vergleich zu linearen Reglern; Nachteile umfassen EMI/EMV-Probleme, Ripple, komplexeres Layout und die Notwendigkeit von Schutz- und Sicherheitsmerkmalen. Anwendungen finden sich in Computern, Mobilgeräten, Automotive, Industrieanlagen, Netzteilen, erneuerbaren Energien und Telekommunikation. Wichtige Designparameter sind Eingangs- und Ausgangsspannung, Leistung, Lastregelung, Ripple, Induktivität, Kondensatoren und Wärmeabfuhr.