Schaltnetzteil

Bei herkömmlichen Transformatoren hängt die übertragbare Leistung von der Frequenz der zu übertragenden Spannung sowie der Masse bzw. Größe des Transformators selbst ab. Dabei kann mehr Leistung übertragen werden, je größer der Transformator ausfällt und je höher die Frequenz ist. Um hohe Leistungen zu übertragen, muss also entweder der Transformator vergrößert oder die Frequenz erhöht werden.

Letzteres wird bei Schaltnetzteilen ausgenutzt: Nach der Entstörung im Entstörfilter (Baugruppe 1) wird in einem ersten Schritt die ankommende Wechselspannung gleichgerichtet (Baugruppe 2) und geglättet (Baugruppe 3). Anschließend wird die Gleichspannung mittels einer Regelung (Baugruppe 8) gesteuerter Transistoren (Baugruppe 4) "zerhackt" und so in eine Wechselspannung höherer Frequenz umgewandelt. Erst jetzt wird die Spannung auf die gewünschte Spannungsebene transformiert (Baugruppe 5). Anschließend muss die transformierte Wechselspannung ein weiteres Mal gleichgerichtet (Baugruppe 6) und geglättet (Baugruppe 7) werden.

Zur Gleichrichtung werden verschiedene Gleichrichterschaltungen verwendet, hier dargestellt durch eine Diode. Die Glättung erfolgt mittels Kondensatoren.

Man bemerkt, dass bei einem Schaltnetzteil wesentlich mehr Baugruppen zusammenkommen als bei einem gewöhnlichen Transformatornetzteil. Da jedoch durch die höheren Frequenzen ein kleinerer Transformator verwendet werden kann, sind Schaltnetzteile generell insgesamt kleiner. Ein weiterer Vorteil, den die Einsparungen am Transformator mitbringen, sind geringere Kosten. Allerdings kommt es zu einer höheren Ausfallwahrscheinlichkeit, da mehr Bauteile für einen Ausfall in Frage kommen.

Der Größenunterschied der beiden Netzteiltypen lässt sich an folgendem Bild sehen (links: Schaltnetzteil, rechts: Transformatornetzteil):

Der größte Vorteil von Schaltnetzteilen ist jedoch ihre Effizienz. Schaltnetzteile haben einen elektrischen Wirkungsgrad von über 90%. Im Vergleich dazu haben Transformatornetztteile einen Wirkungsgrad von teilweise nur 50%.

Zur Veranschaulichung hier noch ein Video zu Schaltnetzteilen:

Es wird das Funktionsprinzips von Schaltnetzteilen erklärt und die Vor- und Nachteile von Schaltnetzteilen im Vergleich zu konventionellen Netzteilen erläutert.

Quellen:
Bild: Rainer Knäpper, Lizenz: artlibre