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Auswahl und Berechnung von Schaltreglern

Kritische Bauteile

Nach vollendeter Schaltungsberechnung folgt die Auswahl und das Bestellen der benötigten Bauteile.
Die Speicherdrossel findet man mit großer Sicherheit bei "Würth Elektronik".
Die übrigen Bauteile, vom Schaltregler bis zum Kondensator, gibt es z.B. bei "Farnell", "RS", etc. (siehe unter "Bibliothek")

Für die Auswahl der kritischen Bauteile, hier ein paar Erklärungen dazu:

 

Eingangskondensator

Der Eingangskondensator muß im Moment des Zuschaltens (t on) kurzfristig die Energie liefern, da die Induktvität der Zuleitung dies verhindert.
Hier muß ein Kondensator vom Typ Low-ESR (ESR = Ersatz-Serien-Widerstand) eingebaut werden. Da es sich bei diesen Kondensatoren um Elkos handelt, die vom Aufbau her aufgewickelte Platten besitzten, ist auch auf eine kleine Induktivität zu achten.

Ausgangs-/Ladekondensator

Dieser Kondensator speichert den Strom für den Moment des Abschaltens (t off). Der Stromrippel durch den Kondensator läßt am Innenwiderstand des selbigen eine Spannung abfallen, die als Rippelspannung an der Ausgangsspannung zu messen ist.
Hier muß auch ein Kondensator vom Typ Low-ESR (ESR = Ersatz-Serien-Widerstand) eingebaut werden. Da es sich bei diesen Kondensatoren um Elkos handelt, die vom Aufbau her aufgewickelte Platten besitzten, ist auch auf eine kleine Induktivität zu achten.

Freilaufdiode

Die Freilaufdiode muß den Peakstrom der Speicherdrossel standhalten.
Der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung Uf muss so gering wie nur möglich gehalten werden, um die maximale Spannung der Speicherdrossel an den Kondensator zu geben.
Eine weit aus wichtigere Größe, ist die Rückwärtserholzeit t r. Das ist die Zeit, die eine Diode benötigt, um aus dem Sperrzustand (bei t on) in den Leitzustand (t off) zu gelangen.
Während t r baut die Speicherdrossel eine sehr hohe Spannung auf, die am Ausgang als Peak zu erkennen ist. Unglücklicherweise fängt beim "Leitend werden" der Schwingkreis aus Speicherdrossel und Ausgangskondensator, Leiterbahninduktivitäten und Streukapazitäten an zu schwingen.

Diese Frequenz, meist im hohen MHz-Bereich, läßt sich mit Hilfe einer Antenne in Schaltungsnähe gut Messen.

Speicherdrossel

Die Speicherdrossel hat die Aufgabe die Energie während t on zu Speichern und während t off wieder abzugeben.
Diese speichert sie in magnetischer Energie.
Für den Magnetismus muss die Drossel einen zu berechnenden Induktivitätswert haben.
Dieser Wert ist in der Praxis der Nenn-Induktivitätswert. Die Leerlaufinduktivität, wie sie zum Beispiel mit einer LCR-Messbrücke gemessen werden kann, ist um einiges größer.
Der Unterschied liegt im durchflossenem Strom durch die Drossel. Damit wird auch schnell die Grenze, nämlich die Sättigung, klar. Ab einem bestimmten Strom geht die Drossel in die Sättigung und verliert ihre Induktivität.
Dies darf bei Schaltregler nie auftreten, da sonst die Funktion nicht mehr gewährleistet ist.
Auch kritisch sind die parasitären Kapazitäten, die sich zwischen den Wicklungen ergeben.

 
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