Übertrager für Schaltregler-Designs Trafos für Sperrwandler

Übertrager für Schaltregler-Designs
Übertrager für Schaltregler-Designs

Für Schaltregler, in denen Übertrager eingesetzt werden, sind verschiedene Schaltungstopologien möglich; deren Funktionsweise wird im Beitrag erläutert. Konkrete Applikationsbeispiele zeigen dann, wie ein entsprechender Übertrager richtig dimensioniert wird.

Getaktete Stromversorgungen (Schaltregler, Switched-Mode Power Supplies, SMPS) werden eingesetzt, um aus einem Eingangsspannungsbereich eine feste Ausgangsspannung zu generieren. Dabei sind die getakteten Stromversorgungen in der Regel wesentlich effizienter als Linearregler.

Die einfachsten Schaltregler sind die sogenannten Drosselwandler, der Drosselabwärtswandler (Buck Converter, Step-down Converter) bzw. der Drosselaufwärtswandler (Boost Converter, Step-up Converter). Mit diesen Wandlern kann eine niedrigere bzw. höhere Ausgangsspannung erzeugt werden. Soll die Ausgangsspannung im Eingangsspannungsbereich liegen, muss man also die Spannnung sowohl nach oben als auch nach unten wandeln können, kommt häufig der SEPIC (Sin­gle-ended Primary-Inductance Converter) zum Einsatz.

Die oben genannten Schaltregler haben gemeinsam, dass keine galvanische Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung vorliegt. Wird dies benötigt, so muss man eine Schaltreglertopologie mit Übertrager wählen. Der Sperrwandler (Flyback Converter) ist dabei die einfachste Möglichkeit. Für höhere Leistungen (ab etwa 100 W) ist der Sperrwandler aber nicht geeignet. Hier werden die vom Drosselabwärtswandler abgewandelten Schaltungstopologien, der Eintakt-Durchflusswandler (Flusswandler, Forward Converter) bzw. der Gegentakt-Durchflusswandler (Push-pull Converter) eingesetzt.

Diese zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad aus, benötigen aber auch wesentlich mehr Bauelemente (z.B. zusätzliche Speicherdrossel, mehr aktive Schalter). Tabelle 1 zeigt einen Überblick über die Schaltregler-Topologien und die in der jeweiligen Schaltung benötigten induktiven Bauelemente.