Schaltwandler mit und ohne Induktivität

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Moin Moin,

ich habe eine etwas komische Frage :smile:
Es gibt ja Schaltwander DC/DC mit Spulen und Kondensatoren. Je nach Wandlung hoch oder runter…

Ich will nun ein Netzteil bauen, welches von 230AC auf 24VDC wandelt. Das Ganze per Schaltwandler. Da ist ja nun klassischerweise eine Induktivität verwendet.

Nun hat mich jemand ganz kalt erwischt und gefragt ob man nicht auch mit einem Aufbau ohne Spule auskommt. Sprich mit Kondensator.

Da es sich aber um ein 50W Netzteil handelt und ich noch nie so ein Netzteil ohne Spule gesehen habe versuche ich nun mal ein wenig dahinter zu kommen, warum denn immer Wandler mit Spulen verwendet werden.

Die Wandler mit Kondensatoren hab ich nie mit einem Ausgangsstrom von nem Ampere oder so gesehen…

Gibt es sowas überhaupt? Oder physikalisch unmöglich?

Es ist schwer über das Thema Details zu finden. Es machen halt alle immer so :smile:

Danke

#2

Hi,

mit einer gewissen Einschränkung geht es tatsächlich. Es gibt die Switched-Capacitor-Wandler (Ladungspumpen), die in der Regel zum Verdoppeln von Spannungen verwendet werden. Man kann sie auch genau so gut zum Halbieren nehmen.

Die Einschränkung ist also, dass es nur mit Wandlungsverhältnissen von 2^n geht. 230 V gleichgerichtet ergeben praktisch ungefähr 300 V, das passt optimal schlecht. Entweder etwas weniger als 18 V oder fast 37 V kommen dabei raus.

Wobei ich gerade feststelle, dass auch Ladungspumpen mit Faktoren von 3 bzw. 1/3 möglich sind müssten, das käme dann hin. 3 Kondensatoren in Reihe auf 300 V laden, dann parallel schalten -> 100 V, dann 2 x halbieren. Oder gleich 12 Kondensatoren in Reihe geschaltet laden und dann parallel schalten. Geht doch!

Es bleibt die Einschränkung, dass die Ausgangsspannung nicht stabilisiert wäre.

Grüße, Uwe

#3

Als Abwärtswandler wäre das denkbar, mit einem vorwiderstadn den Kondensator auf eine bestimmte Spannung laden den Ladestrom abschalten und warten bis die Spannung unter einen Wert abgesunken ist und wieder laden. Damit ließen sich dann aber bei weitem nicht die gleichen Wirkungsgrade erzielen, und um die geht es ja eigentlich. Es gibt übrigens sogenannte tinyswitch-Schaltkreise die mit einer externen Spule und Kondensator die gesamte Elektronik mit dem Schalttransistor ansonsten schon an Bord haben.

#4

Hallo Fragewurm,

Die Wandler mit Kondensatoren hab ich nie mit einem
Ausgangsstrom von nem Ampere oder so gesehen…

Gibt es sowas überhaupt? Oder physikalisch unmöglich?

Physikalisch gibt es da theoretisch keine Hindernisse.

Praktisch werden die nötigen Kapazitäten aber schnell riesig, wenn man höhere Ströme will.
Und wegen dem voreilenden Strom hat man riesige Umschaltströme.

Rein theoretisch, bei idealen Bauteilen, wenn man ein ungeladenes Bauteil an eine Spannungsquelle anschliesst:
Kondensator: Anfangsstrom unendlich, welcher mit zunehmender Ladung abnimmt.
Drossel: kleiner Anfangsstrom, welcher mit zunehmender Ladung gegen unendlich strebt.

Beim Kondensator brauchst du eine Strombegrenzung, welche den Wirkungsgrad zwangsweise verschlechtert.
Bei der Drossel kann man also einfach über die Ladezeit die maximalen Ströme begrenzen.

Wird also unhandlich und teuer.

Man könnte natürlich mit der Schaltfrequenz höher gehen, dann wird aber der Kondensator heiss (der hat vor allem Frequenzabhängige Verluste) und leider hat jede Kapazität noch eine Serienimpedanz, welche die Frequenz auch nach oben limitiert.

Ist also unterm Strich unwirtschaftlich, zumindest für grössere Leistungen.

MfG Peter(TOO)