Zusammenfassung
Stromversorgungen* sind ein immer wichtiger werdendes Gebiet der Leistungselektronik. Das Bedarfsspektrum reicht von kleinen DC-DC-Wandlern mit einer Leistung von einigen Watt für die dezentrale Versorgung von Peripheriekarten in Computern über die Unterhaltungselektronik mit TV- und Videogeräten bis zu den unterbrechungsfreien Stromversorgungen für Rechenzentren, medizinische Einrichtungen und Industrieanlagen mit einem Leistungsbedarf von einigen Kilowatt. Die meisten Stromversorgungen werden heute aufgrund ihres höheren Wirkungsgrades und des gegenüber konventionellen Netzteilen besseren Verhältnisses von Leistungsdichte, Baugröße und Gewicht in Form von Schaltnetzteilen ausgeführt. Diese können mit oder ohne Netztrennung realisiert werden.
Dieser Ausdruck hat sich allgemein eingebürgert; man könnte aber vielleicht in den meisten Fällen genauer von Spannungsversorgungen sprechen, weil üblicherweise auf eine vorgegebene Ausgangsspannung geregelt wird. Im Englischen wird der Begriff Power Supply, also Leistungsversorgung, verwendet. Im Deutschen ist das Wort Stromversorgung am kürzesten, vielleicht hat es sich deshalb durchgesetzt.
Üblich ist eine schaltende Arbeitsweise, wie schon z.B. in den Kapiteln 4 und 5 besprochen, um die Verluste zu minimieren. Während bis Kapitel 8 vor allem Anwendungen mit vorwiegend induktiver Last, d. h. näherungsweise eingeprägtem Laststrom behandelt wurden, widmen wir uns hier sozusagen der dualen Aufgabe, also eingeprägten Lastspannungen, wobei am Ausgang fast durchwegs ein großer Glättungskondensator zur Anwendung kommt. Die hiebei gebräuchlichen Strukturen zur Leistungssteuerung werden Schaltnetzteile genannt (im Englischen SMPS — Switched Mode Power Supplies).
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Preview
Unable to display preview. Download preview PDF.
Literatur
Andreycak, B.: Controlled On-Time, Zero Current Switched Power Factor Correction Technique. In: Power Supply Design Seminar SEM 900. Merrimack, NH, USA: Unitrode. 1993.
Hopkins, D. C., M. M. Jovanovic, F. C. Lee und F. W. Stephenson: Two-Megahertz Off-Line Hybridized Quasi-Resonant Converter. Proceedings of the Applied Power Electronics Conference, San Diego, CA, USA, 2. bis 6. März 1987, S. 105–114.
Carsten, B.: High Frequency Conductor Losses in Switchmode Magnetics. S. 155–176 in Conference Record of the First High Frequency Power Conversion (HFPC), Virginia Beach, VA, USA, 28. bis 30. Mai 1986.
Dixon, L. H.: Switching Power Supply Topology Review, in Power Supply Design Seminar 500. Lexington, MA, USA: Unitrode. 1986.
Eckl, G.: Modularer Aufbau von Schaltnetzteilen „Chicken Feed Converter“. Dissertation, TU Wien. 1997.
Erickson, R. W.: Fundamentals of Power Electronics. Boston, MA, USA, etc.: Kluwer. 1997.
Froehlecke, N.: Topologien und Schalterkonzepte für Schaltnetzteile hoher Leistung bei geringer Ausgangsspannung. Aachen: Verlag Shaker. 1992. (Dissertation der Univ.-GH Paderborn.)
Kazimierczuk, M. K., und D. Czarkowski.: Resonant Power Converters. New York etc.: Wiley. 1995.
Kilgenstein, O.: Schaltnetzteile in der Praxis, 2. Auflage. Würzburg: Vogel-Verlag. 1988.
Kirchner, U.: Leistungselektronik der 90 Jahre, Bauelemente, Schaltungen, Schaltnetzteile. TU Wien, Diplomarbeit. 1997.
Lee, F. C., und K. Liu: Topical Constraints on Basic PWM Converters. IEEE PESC Record, S. 164–172. 11.–14. April 1988.
Liu K.-H., und F. C. Lee: Zero-Voltage Switching Technique in DC/DC Converters. In IEEE PESC Record, S. 58–70. 1986.
Severns, R. P., und G. E. Bloom: Modern DC-to-DC Switchmode Power Converter Circuits. New York: Van Nostrand Reinhold. 1985.
Taylor, B.: Power Supply Seminar. International Rectifier. 1989.
Tymerski, R. P. E.: Topology and Analysis in Power Conversion and Inversion, Dissertation. Blacksburg, VA, USA: VPEC. 1988.
Hirschmann, W., und A. Hauenstein: Schaltnetzteile. München und Berlin: Siemens Verlag. 1990.
Tietze, U., und C. Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik, z. B. 9. Aufl. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag. 1991.
Vinciarelli, P.: Forward Converter Switching at Zero Current. US Patent Nr.: 4415959 vom 15.11.1983 sowie zahlreiche weitere Patente mit Zusätzen.
Wüstehube, J.: Schaltnetzteile, 2. Aufl. Sindelfingen: Expert-Verlag. 1982.
Dixon, L. H.: High Power Factor Preregulator Using the SEPIC Converter, in: SEM-900. Merrimack, NH, USA: Unitrode. 1993.
pressman, A. I.: Switching Power Supply Design, 2. Aufl. New York etc.: McGraw-Hill. 1998.
Ertl, H.: Konstruktion leistungselektronischer Systeme. Vorlesung an der TU Wien. 1995.
Hua, G., Ch.-Sh. Leu und F. C. Lee: Novel Zero-Voltage-Transition PWM Converters. S. 56–61 in Proceedings of the PESC 1992, Toledo, Spanien. 29. 6.–3. 7. 1992.
Streit, R., und D. Tollik: High Efficiency Telecom Rectifier Using a Novel Soft-Switched Boost-Based Input Current Shaper. Proceedings of the Intelec 1991 (November 1991), S. 720–726.
Hua, G., E. X. Yang, Y. Jiang und F. C. Lee: Novel Zero-Curent-Transition PWM Converters. S. 538–543 in Proceedings of the PESC 1993, Seattle, WA, USA. 20.–24. 6. 1993.
Ang, S.: Power Switching Converters. New York, Basel, Hong Kong: Marcel Dekker. 1995.
Noon, J. P.: UC3855 A/B High Performance Power Factor Preregulator. Application Note U-153 in Applications Handbook. Merrimack, NH, USA: Unitrode. 1997.
Basset, J.A.: DC/DC Converter Switching at Zero Voltage. United States Patent 4,959,764 (1990).
Yoshida, K., N. Noboyushi und T. Ishii: Switched Power Source Device. European Patent Application P 0 551 212 A2 (1993).
Belwinder, S.B.: Full-Fluxed, Single-Ended DC Converter. United States Patent 4,809,148 (1989). Hier handelt es sich um die eigentliche Erfindung des Active Clampings. Der Titel wurde deshalb so gewählt, weil beim Active Clamping immer auch eine symmetrische Aussteuerung des Transformatorflusses erreicht wird. Dieser Aspekt stand offenbar im Zentrum des Interesses des Autors.
Jitaru, I. D.: High Frequency, Soft Transition Converter. IEEE 0-7803-0982-0/93, S. 880–887 in Proceedings of the 8th Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), San Diego, CA. 7.–11. März 1993.
Appelt, F.: Entwurf, Dimensionierung, Aufbau und Test eines quasiresonanten DC /DC-Wandlers unter Nutzung der Active-Clamp-Technologie. Diplomarbeit, TU Chemnitz. 1997.
Jitaru, I. D.: Soft Transition Power Conversion Technologies. Nürnberg: PCIM Seminar 3. 1993.
Wegener, A.: Kleinleistungsnetzteile. Ostbevern: FRIWO Gerätebau, Vortrag 1. Esslingen: TAE. 1999.
Lorenz, L: Leistungshalbleiter für Kleinleistungsnetzteile. München: Siemens AG, 2. Sept. 1998.
TNY253/254/255 TinySwitch Family. Sunnyvale, CA, USA: Power Integrations Inc. Datenblatt, 09. 1998.
TOP412/414 TOPSwitch Family. Sunnyvale, CA, USA: Power Integrations Inc. Datenblatt, 11. 1998.
Matthews, M.: Smart-Power-ICs. Windsor, GB: Power Integrations (Europe) Ltd. 1999.
Lovell, M.: Allegro Systems Specific Low Power Off-Line Regulators. France Annecy: Allegro MicroSystems, Vorträge 7 und 8. Nürnberg: PCIM. 1999.
Coolset, Produktinformation. München: Infineon Technologies AI IP PM/ TM, 11. 1999.
Malsch, R.: ASIC-Entwicklung. Aufsätze Nr. 24936/71.479, 22/23 Vorträge 3 und 11. Esslingen: TAE. 1999.
Dixon, L.: Current Losses in TransformerWindings and Circuit Wiring. Merrimack, NH, USA: Unitrode Power Supply Design Sem. 700. 1990.
Carsten, B.: Design Considerations for HF Linear Magnetics. Seminar 1. Nürnberg: PCIM. 1998.
Jitaru, I. D.: Planar Magnetics for High Density High Efficiency Power Converters. Seminar 2. Nürnberg: PCIM. 1997.
Carsten, B.: Calculating and Controlling Skin and Proximity Effect Conductor Losses in HF Magnetics. Seminar 2. Nürnberg: PCIM. 1998.
Bothe, M.: Wandlertransformatoren. Ostbevern: FRIWO Gerätebau, Vortrag 2. Esslingen: TAE. 1999.
Panasonic/Matsushita: SP-Cap Datenblatt. Uxbridge, GB: Matsushita Components Co. Ltd. Capacitor Division. 1999.
Tietze, U., und Ch. Schenk: Halbleiterschaltungstechnik, 11. Auflage. Berlin, Heidelberg, New York: Springer. 1999.
ST Microelectronics: VIPer Family (Vertical Intelligent Power Enhanced Regulators). Genf: STM. 2000.
Himmelstoss, F. A., J.W. Kolar und F. C. Zach: A Bidirectional DC—DC Converter — Analysis and Control Design. Special Issue of IETE on Power Electronics. Indien, 1990.
Kolar, J. W., F. A. Himmelstoss und F. C. Zach: Analysis of the Control Behavior of a Bidirectional High-Frequency DC-DC-Converter. Proceedings of the Power Conversion International Conference (PCI 88), München, 6.–9. Juni 1988. S. 344–359.
Kolar, J. W., F. A. Himmelstoss und F. C. Zach: Analysis of the Closed Loop Behavior of a Bidirectional High-Frequency DC-DC-Converter. Proceedings of the Internation Power Electronics and Intelligent Motion Conference (PCIM), Tokio, 8.–10. Dezember 1988. S. 174–184.
Kolar, J. W., F. A. Himmelstoss und F. C. Zach: Analysis of the Cascade-Control Behavior of a Bidirectional High-Frequency DC—DC-Converter. High Frequency Power Convertion Conference (HFPC), Naples, FL, USA, 14.–18. Mai 1989. S. 372–382.
Kolar, J. W., F. A. Himmelstoss und F. C. Zach: Comparison of Control Structures for a Bidirectional High-Frequency DC-DC-Converter. Proceedings der European Space Power Conference, Madrid, 2.–6. Oktober 1989. S. 403–408.
Kolar, J. W., R. J. Fehringer, F. A. Himmelstoss und F. C. Zach: Analysis and Comparison of a Unidirectional and a Bidirectional Quasi-Resonant Flyback Converter. Proceedings of the PCIM’ 90 Conference (Vol. Power Conversion), München, 25.–28. Juni 1990. S. 370–381.
Edelmoser, K., und F. C. Zach: DC-DC Converter with Extended Voltage Transfer Ratio, Optimized for Bidirectional Operation. WSEAS Transactions on Power Systems, Issue 6, Vol. 1 (2006). S. 1057–1061.
Edelmoser, K., und F. C. Zach: Bidirectional DC—DC Converter with Extended Voltage Transfer Ratio. Proceedings of the 10th WSEAS International Conference on Circuits, Systems, Communications and Computers (CSCC’ 06), Athen, 10.–15. Juni 2006. Paper 534-373.
Himmelstoss, F. A., A. Mossavinasab und F. C. Zach: A Special Buck-Boost Converter. Record of the INTELEC’ 92 Conference, Washington DC, 5.–7. Oktober 1992. S. 438–444.
Himmelstoss, F. A., und F. C. Zach: A Buck Converter with Limited Duty Cycle Range. Record of the HFPC’ 93 Conference, Washington DC, 23.–26. Mai 1993.
Himmelstoss, F. A., und F. C. Zach: Elementary Working Point Analysis for DC—DC Converters Shown for a Fourth Order Buck Converter. Proceedings of the IEEE International Symposion on Industrial Electronics ISIE’ 93, Budapest, 1.–3. Juni 1993. S. 768–790.
Himmelstoss, F. A., H. Frank und F. C. Zach: A Step-Down Converter with Limited Duty Cycle Range. Proceedings of the International Industry Electronics Conference, Bologna, 5.–9. September 1994. S. 232–237.
Ertl, H., J. W. Kolar und F. C. Zach: Analysis of an Extended DC-DC Flyback Converter with Inherent Input Voltage Symmetrization. Proceedings of the International Power Convertion Conference, Nürnberg, 26.–28. Mai 1998. S. 501–506.
Edelmoser, K., H. Ertl und F. C. Zach: A Novel High-Input Voltage Switch-Mode Power-Supply Concept. WSEAS Transactions on Power Systems, Issue 6, Vol. 1 (2006). S. 1062–1068.
Tymerski, R., und V. Vorpéerian: Generation and Classification of PWM DC-DC Converters. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 24 (6), S. 743–754 (1988).
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2010 Springer-Verlag/Wien
About this chapter
Cite this chapter
Zach, F. (2010). Strukturen der Schaltnetzteile. In: Leistungselektronik. Springer, Vienna. https://doi.org/10.1007/978-3-211-89214-5_11
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-211-89214-5_11
Publisher Name: Springer, Vienna
Print ISBN: 978-3-211-89213-8
Online ISBN: 978-3-211-89214-5
eBook Packages: Computer Science and Engineering (German Language)