Auswahl und Berechnung von Schaltreglern
Theorie
Ich möchte den Abwärtswandlers näher betrachten:
Die "Bilder zur Funktion ..." zeigen das vereinfachte Funktionsprinzip des Abwärtswandlers.
Im eingeschwungenen Zustand werden nun die zwei folgenden Fälle betrachtet.
Fall1:
Bild zur Funktion t on
Der Schalter S1 wird zum Zeitpunkt 't on' geschlossen.
Die Diode D1 liegt somit in Sperrrichtung an der Eingangsspannung VIN.
Durch die Spule L1 fließt der Strom IL1.
Dieser kann mit Hilfe des Induktionsgesetzes: UL= L* dIL/dt wie folgt ermittelt werden:
Da die Eingangsspannung VIN konstant ist und auch die Induktivität L1 einen konstanten Wert besitzt, ergibt sich ein linear ansteigender Strom dIL/dt.
Dieser Strom teilt sich auf, in den Laststrom IDC durch den Lastwiderstand RL, sowie den Ladestrom IC1 für den Kondensator C1.
Der Laststrom IDC ist, aufgrund der konstanten Ausgangsspannung VOUT und Last RL, konstant.
Der Ladestrom IC1 für den Kondensator C1 ergibt sich aus dem linear ansteigendenden Spulenstrom IL1 abzüglich dem Ausgangsstrom VOUT, welcher gleich dem Laststrom IL1 ist.
Fall2:
Bild zur Funktion t off
Der Schalter S1 wird zum Zeitpunkt 't off' geöffnet.
Die zur Zeit 't on' aus der Versorgung VIN zugeflossene Energie wurde im Magnetfeld der Spule gespeichert.
Für diese im Spulenkern gespeicherte Energie gilt:
E = 1/2 * L * I*I.
Ihr Energieinhalt wird an den Kondensator C1 und die Last RL abgegeben.
Der Strom IL1 durch die Spule fließt also über die Diode weiter.
Der zeitliche Verlauf des Spulenstroms ergibt sich aus dem Induktionsgesetz: UL= L* dIL/dt.
Dieser ist auch im Zeitdiagramm, Abbildung "Bild Diagramm" dargestellt.
Die während einer Periode zu- und abgeführte Ladung ist gleich den im Diagramm schraffierten Flächen.
Bild Diagramm
