Die asymmetrische Halbbrücke – Teil 2 (Formelzeichen)

Für die exemplarische Berechnung eines asymmetrischen Halbbrückenwandlers dient ein typisches Netzteil für ein LCD-Fernsehgerät mit einer Leistung von 192 W. Es erzeugt eine Haupt-Ausgangsspannung von 24 V (8 A), soll mit einer festen Schaltfrequenz von 100 kHz und einem Wirkungsgrad von min. 92 % arbeiten. Der Stützkondensator im Zwischenkreis – 330 μF gewählt – soll einen Ausfall der Netzspannung bis zu 20 ms überbrücken.

Für die exemplarische Berechnung eines asymmetrischen Halbbrückenwandlers dient ein typisches Netzteil für ein LCD-Fernsehgerät mit einer Leistung von 192 W. Es erzeugt eine Haupt-Ausgangsspannung von 24 V (8 A), soll mit einer festen Schaltfrequenz von 100 kHz und einem Wirkungsgrad von min. 92 % arbeiten. Der Stützkondensator im Zwischenkreis – 330 μF gewählt – soll einen Ausfall der Netzspannung bis zu 20 ms überbrücken.

Von Markus Hallenberger

TV-Netzteil als Rechenbeispiel

Für die exemplarische Berechnung eines asymmetrischen Halbbrückenwandlers dient ein typisches Netzteil für ein LCD-Fernsehgerät (Bild 4) mit einer Leistung von 192 W. Es erzeugt eine Haupt-Ausgangsspannung von 24 V (8 A), soll mit einer festen Schaltfrequenz von 100 kHz und einem Wirkungsgrad von min. 92 % arbeiten. Der Stützkondensator im Zwischenkreis – 330 μF gewählt – soll einen Ausfall der Netzspannung bis zu 20 ms überbrücken.

Schritt 1

Festlegen des Eingangsspannungsbereiches. Die maximale Eingangsspannung UEmax des DC/DC-Wandlers ergibt sich aus der maximalen Ausgangsspannung der PFC-Stufe (UPFC). Sie wird auf einen Wert von 400 V gelegt. Die minimale Eingangsspannung bei einem Netzausfall von 20 ms und einem gegebenen Zwischenkreiskondensator von 330 μF errechnet sich folgendermaßen:

Schritt 2

Berechnung des Übersetzungsverhältnisses ü des Übertragers (ü = NP/NS1, NS1 = NS2). Typische Übertragungsverluste liegen im Bereich von 5 bis 10 %. Sie lassen sich als Verlust-Tastverhältnis TVV = TVL1 + TVL2 ausdrücken (Gl. (13), Kasten „Gleichungen II“). Die Streuinduktivität errechnet sich somit gemäß Gl. (14). Mit TVV = 0,09 ergibt sich eine Streuinduktivität von 43 µH (Gl. (15). Das Tastverhältnis wird durch das Schaltungsprinzip und das Controller- IC mit max. 50 % vorgegeben. Zur Berechnung des Übersetzungsverhältnisses ü wird mit einem ungünstigsten Wert von maximal 42 % gerechnet, und zur Ausgangspannung werden die Flussspannungen der Dioden hinzuaddiert (Gl. (16) mit UF = 1,2 V).