Spannungswandler



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Arten von Spannungswandlern

Funktionsprinzip von Linearreglern

Funktionsweise von Schaltreglern

andere Schaltreglerprinzipien bei Ladungspumpe und Aufwärtsreglern 		Linearregler Abwärtswandler 12 Volt Eingangsspannung

Linearregler Abwärtswandler 24 Volt Eingangsspannung

Schaltregler: Spannungswandler 24 auf 12 Volt (13,8 Volt) Serie IVT

Schaltregler: Spannungswandler 24 auf 12 Volt, 5 Volt, 3,3 Volt Serie SDS

Schaltregler: Spannungswandler 12 auf 12 Volt, 5 Volt, 3,3 Volt Serie SDS


welche Spannungswandler gibt es?

Sehr häufig kommmt es vor, daß die Systemspannung der Solarstromanlage (im Inselbereich ist dies überwiegend 12 Volt) nicht kompatibel ist mit der Spannungsanforderung der Endgeräte oder Bordspannung von LKW, Booten usw. (24 V). Desweiteren gibt es eine Vielzahl von Endgeräten die eine andere Spannung als 12 oder 24 Volt gebrauchen, z. B. Transistorradios mit meistens 9 Volt, Ladespannungen für Handys zwiaschen 4 und 7 Volt, Laptops (zwischen 14 und 20 Volt) Dafür gibt es Spannungswandler
. Da es hier um Gleichspannungen# geht, nennt man diese Wandler auch DC-DC Wandler. Wenn man von Gleichspannung auf 230 Volt Wechselspannung gehen will braucht man sog. (Sinus)wechselrichter

Bei den hier angegebenen DC DC Wandlern gibt es die Aufwärtswandler und die Abwärtswandler, je nachdem ob die Spannung herauf oder herabgesetzt werden soll. Während bei dem Aufwärtswandler nur das Schaltregelprinzip angewandt wird, gibt es beim Abwärtswandler auch die sog. Lienearregler. Kombinierte DC-DC Wandler gibt es auch als für Computer nutzbareATX-Netzteile mit 12 und 24 Volt Eingangsspannung

Funktionsprinzip von Linearreglern

Das Herzstück eines Linearreglers ist ein einstellbarer Festspannungsregler. Durch einen vorgeschalteten Widerstand wird an dem Regler eine feste Ausgangsspannung eingestellt. Egal welche Ströe durch den Regler in den Verbraucher fließen, die Ausgangsspannung regelt sich immer selbst auf diesen eingestellten Wert ein. Dabei muß die Eingangsspannung je nach Typ zwischen 1 und 3 Volt höher sein als die Ausgangsspannung. Wenn man nun die Spannungsdifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung nimmt und mit dem Strom, der durch den Regler fließt multipliziert, erhält man die Verlustleistung. Die kann z. T. sehr groß sein. Daher haben Linearregler auch große Kühlkörper, um diese Wärme abzuleiten. Der Nachteil gegenüber den Schaltreglern ist also die niedrige Energieeffizienz. Der Vorteil ist jedoch, daß die Ausgangsspannung extrem konstant ist und natürlich sind Linearregler preisgünstiger.

Funktionsweise von Schaltreglern

Bei Abwärtsreglern mit dem Schaltregelprinzip wird z. B. ein elektronischer Schalter sehr schnell ca 50.000 mal pro Sekunde auf und zu gemacht. Wenn der Schalter geschlossen ist, kann von der Spannungsquelle Strom in einen Kondensator fließen und ihn bis zu einer bestimmten Spannung aufladen. Gleichzeitig fließt Strom in den Verbraucher. Wenn der Schalter offen ist. entlädt sich der Kondensator über den Verbraucher solange, bis der Schalter wieder geschlossen wird. Geregelt wird nun die Zeitdauer, wie lange der Schalter pro Schaltvorgang offen ist oder geschlossen bleibt. Diese Unterschiedlichkeit bewirkt nun am Kondensator eine unterschiedliche Höhe der Spannung, bis zu dem er geladen wird(ist,bleibt). Genau diese Spannung ist aber die Ausgangsspannung, die dann wunschgemäß am Verbraucher anliegt. Kondensatoren werden heute in der Regel durch Dioden und Spulen ersetzt. Die Schaltung ist dann zwar anders aufgebaut, funktioniert im Prinzip aber genau so, ist jedoch nicht so einfach zu erklären. Man kann sich leicht vorstellen, daß die Spannung einige Zeit braucht, bis sie sich bei dieser Arbeitsweise eingepegelt hat, wenn vom Verbraucher unterschiedlich hohe Ströe gezogen werden. Neben der abgestrahlten Frequenz, die andere Elektronik durcheinanderbringen kann, ist dieses das Hauptproblem der Schaltnetzteile. Heutzutage sind jedoch aufgrund der hohen Energieeffizienz fast nur noch Schaltregler im Einsatz. Geschützte Gehäuse halten die Abstrahlung in Grenzen und große Stützkondensatoren kombiniert mit extrem schnellen Schaltern halten die Ausgangsspannung konstant.

andere Schaltreglerprinzipien bei Ladungspumpe und Aufwärtsreglern

Auch bei Aufwärtsreglern kommen Schaltnetzteile zum Einsatz. Bei Spannungsverdopplern nutzt man das Prinzip der Ladungspumpe, bei der nach dem Kondensatorladungsvorgang im nächsten Schaltschritt die nun geladenen Kondensatoren hintereinander geschaltet werden und so das doppelte der Speisespannung liefern. Dieses Prinzip ist preisgünstig, allerdings aufgrund der Anforderung an hohe Kapazitäten der Kondensatoren eher was für kleinere Leistungsklassen.
Daneben kommen bei Aufwärtswandlern Spulen zum Einsatz. Diese befinden sich gegenüber den Abwärtswandlern nicht hinter sondern vor dem Schalter. Hier wird bei dem einen kurzen Moment geschlossenen Schalter ein hoher Strom durch die Spule geschickt, während dessen der Verbraucher über einen vorher geladenen Stützkondensator mit der passenden Spannung versorgt wird. Das so in der Spule aufgebaute Magnetfeld fällt bei dem danach etwas länger geöffnetem Schalter in sich zusammen und erzeugt dabei eine Induktionsspannung, die nun wegen des geöffneten Schalters in Reihe mit der Speisespannung am Verbraucher liegt und gleichzeitig den Stützkondensator mit auflädt. Über die Zeit gesehen stellt sich am Verbraucher dadurch eine höhere Spannung als die Speisespannung ein. Das ist natürlich kein perpetuum mobile, weil die Spule bei geschlossenem Schalter deutlich mehr Strom zieht als später an den Verbraucher abgegeben wird. Wenn man deutlich höhere Spannungen erreichen will, nutzt man Sperrwandler, bei dem der hochfrequent geschaltete Strom durch einen Transformator fließt und in der Sekundärspule eine viel höhere Spannung erzeugt. Manche dieser heute üblichen Schaltregler haben Probleme, wenn keine oder eine zu geringe Last am Ausgang liegt. Dann können aufgrund der hohen Induktionsspannung. die nun nicht über Verbraucher abgebaut werden kann, empfindliche Bautele zerstört werden.

Linearregler

DC-DC Abwärtswandler Eingangsspannung 12 Volt

Spannungsreduzierer (SR12auf9 oder SR12auf6) reduzieren eine Gleichspannung von 10 bis 14,5 Volt auf 9 Volt oder 6 Volt. Das Gerät ist verpolungs- und kurzschlußsicher und verträgt eine Dauerbelastung von 2 Ampere bei 9 Volt und 1,5 Ampere bei 6 Volt. Das Gerät kann auch an halbwegs geregelte 12 Volt Gleichspannung aus Netzgeräten angeschlossen werden. Die überschüssige Energie wird in Wärme umgewandelt, daher sollte das Gerät so installiert werden, daß kein Wärmestau entsteht.


linearer Spannungswandler geeignet für Laptop bei 24 Volt Bordnetz
Der Wandler LT-3 ist speziell für Laptops an einem 24 Volt Bordnetz konzipiert. Die Ausgangsspannung ist von 17 bis 19 Volt einstellbar. Die Ausgangsleiastung beträgt 3 Ampere. Andere Wandler auf Anfrage.

Schaltregler

Spannungswandler zum Betreiben von 12 Volt Geräten am 24 Volt Bordnetz

Spannungswandler
DC-DC 24-12 10 A
Immer dann, wenn man eins der vielen 12 Volt Geräte auf Booten, LkWs, usw. betreiben will, hat man das Problem der fehlenden 12 Volt Spannungsquelle. Hier eignen sich ganz besonders die robusten und preislich günstigen DC-DC Wandler mit Ausgangsleistungen von 5 bis 20 Ampere.

Durch das Schaltreglerprinzip wird im Gegensatz zu den Linearreglern nicht 50 % der Leistung in Wärme umgesetzt, sondrn es steht bis zu 85 % der Ausgangsenergie den 12 Voltverbrauchern zur Verfügung. Die Wandler sind verpolungs-, kurzschluß- und überlast, sowie leerlaufsicher. Da das Gerät hauptsächlich für den Betrieb in Fahrzeugen gedacht ist, ist der Ausgangsspannungsbereich von 13,8 Volt +/-3% so gewählt, wie ihn auch eine 12 Volt Lichtmaschine für die während der Fahrt betriebenen Verbraucher zur Verfügung stellt, nälich 13,8 bis 14,4 Volt. Aufgrund der höheren Spannung von 13,8 Volt können die unweigerlich an Kabeln zwischen Wandler und Verbrauchern auftretenen Spannungsabfälle etwas kompensiert werden. Die meisten KFZ Verbraucher arbeiten zudem in einem Spannungsbereich von 10 bis 15 Volt problemlos.
Für Anwendungen bei dem eine genaue 12 Volt Spannung benötigt wird (z. B. Computer und TFT Monitore) gibt es den Wandler SDS60B12.
Der Leerlaufverbrauch liegt bei dem DC-DC 24-12 10 A bei nur 0,13 A. Auch diesen Leerlaufverbrauch kann man zeitlich noch dadurch begrenzen, daß man den Wandler immer nur dann betreibt, wenn auch das Fahrzeug an ist( Man kann den Wandler z. B. über ein Relais 24RE40 schalten, das vom D+ Ausgang der Lichtmaschine oder vom Schlüsselschalterausgang gesteuert wird. (siehe Schaltplan)
Wenn man davor noch einen Schalter einbaut, mit dem man wahlweise den Batteriepluspol oder den D+ zu dem Kontakt Nr 85 des Relais durchschaltet, kann man so auswählen, ob man den Wandler nur bei Fahrten oder bei Bedarf auch bei Fahrzeugstillstand betreiben will.


Wandlereinsatz mit Relais


Technische Daten


Spannungs- wandlerAusgangs- spannungAusgangs- stromMaße mm Wirkungs- grad
DC-DC 24-12 5A13,8 V +/-3%5 A120 x 65 x 4085 %
DC-DC 24-12 10A13,8 V +/-3%10 A125 x 59 x 5085 %
DC-DC 24-12 20A13,8 V +/-3%20 A185 x 75 x 6087 %

Spannungswandler von 24 Volt auf GENAUE Ausgangsspannung 3,3 oder 5 oder 12 Volt

Spannungswandler
SDS60 Serie



Für spezielle Anwendungen, bei denen eine genaue 12 Volt Spannung benötigt wird (z. B. Computer und TFT Monitore) gibt es spezielle Wandler der Serie SDS..B mit bis zu 60 Watt(auf Anfrage auch mehr). Die Eingangsspannung kann von 18 -36 Volt variieren. Hier sind auch andere Ausgangsspannungen 5 Volt und 3,3 Volt möglich



DC-DC WandlerAusgangs- spannungRestwellig- keit/
Regulierung 		Ausgangs- stromEffizienz
SDS30B3,33,3 Volt40 mVolt/ +-3% 7,0 A68%
SDS60B3,33,3 Volt50 mVolt/ +-2% 15 A68%
SDS60B55 Volt50 mVolt/ +-2% 12 A74%
SDS60B12/
12 Volt100 mVolt/ +-2% 5 A 76%

Spannungswandler von 12 Volt auf GENAUE Ausgangsspannung 3,3 oder 5 oder 12 Volt

Die Wandler sind mit den gleichen Leistungsdaten wie oben auch für 12 Volt Eingangsspannung erhätlich. Die Eingangsspannung kann von 9,5 bis 18 Volt variieren.
DC-DC WandlerAusgangs- spannungRestwellig- keit/
Regulierung 		Ausgangs- stromEffizienz
SDS30A3,33,3 Volt40 mVolt/ +-3% 7,0 A68%
SDS60A3,33,3 Volt50 mVolt/ +-2% 15 A68%
SDS60A55 Volt50 mVolt/ +-2% 12 A74%
SDS60A12/
12 Volt100 mVolt/ +-2% 5 A 76%

weitere Anwendungen

Laden einer 12 Volt Batterie mit 24 Volt

Um "24 auf 12" - Spannungswandler zum Aufladen einer 12 Volt Batterie am 24 Volt Bordnetz zu nutzen, sind spezielle technische Details zu beachten.

Für

Sinuswechselrichter 12 Volt= auf 230 Volt~

 schauen Sie bitte hier



Vorschaltgeräte für Leuchtstoffröhren

kann man als Bausatz in Elektronikläden bekommen, inzwischen gibt es jedoch schon 12 Volt Energiesparlampen so preisgünstig, daß sich ein externes Vorschaltgerät auch als Selbstbau nicht lohnt.


Preise für Spannungswandler Serie SDS...........
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