Schaltregler-IC  (754 Angebote unter 18 360 546 Artikeln)Zum Expertenwissen

Schaltregler-ICs und ihre Anwendungsbereiche

Um elektrische Spannungen in höhere oder niedrigere Werte umzuwandeln, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die einfachste Lösung, eine hohe Eingangsspannung in eine geringere umzuwandeln, besteht darin, dem Verbraucher einfach einen Widerstand vorzuschalten. Allerdings ist dies nicht die eleganteste Lösung, da der Vorwiderstand einfach die überschüssige Spannung in Wärme umwandelt. Ähnlich ist es auch bei vielen anderen Spannungswandlern. Erstens geht durch diese einfache Lösung viel Energie verloren, und zweitens muss die in Wärme umgewandelte Energie abgeführt werden. Dadurch wird eine bessere Kühlung erforderlich. Schaltregler-ICs arbeiten mit einem wesentlich höheren Wirkungsgrad. Solche Schaltungen wandeln nur etwa 10 bis 20 Prozent der Energie in Wärme um und erreichen damit einen Wirkungsgrad von etwa 80 bis 90 Prozent. Diese ICs können hohe Eingangsspannungen in niedrigere Ausgangsspannungen umwandeln und auch umgekehrt.

Die unterschiedlichen Arten von Schaltreglern

Die sogenannten Abwärtswandler oder auch Step-Down-Konverter wandeln eine höhere Eingangsspannung in eine geringere Ausgangsspannung um. Für diese Umwandlung wird häufig die Pulsweitenmodulation eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird die Ausgangspannung des Schaltreglers durch eine elektronische Schaltung getaktet. Je länger die Impulse der Taktung sind, desto höher ist die Ausgangsspannung, um das Funktionsprinzip einmal deutlich zu machen. Die Ausgangsspannung wird hier durch einen Elektrolytkondensator geglättet, um die Spannungsimpulse und die dadurch entstehenden Spannungsschwankungen möglichst gering zu halten.

Ein Aufwärtswandler oder auch Step-Up- bzw. Boost-Converter wandelt eine Eingangsspannung in eine höhere als die am Eingang anliegende Spannung um. Erreicht wird diese Spannungserhöhung durch eine Spule mit nachgeschalteter Diode sowie einem Elektrolytkondensator. Die Eingangsspannung fließt zunächst durch die Spule. Dadurch baut sie ein Magnetfeld auf. Anschließend wird die Spule quasi mit der Eingangsspannung in Reihe geschaltet und entlädt ihre elektrische Energie durch den Abbau des Magnetfeldes. Die Eingangsspannung sowie die Induktionsspannung summieren sich und laden den Elektrolytkondensator mit einer höheren Spannung als der am Eingang der Schaltung anliegenden auf. Die Umschaltung zwischen dem Aufladen und dem Entladen der Spule erfolgt durch eine elektronische Schaltung.

Der Inverswandler bzw. Inverting-Converter ist ähnlich aufgebaut wie der Aufwärtswandler. Die Diode ist allerdings andersherum gepolt. Durch diese Schaltung liegt auch die Ausgangsspannung genau andersherum gepolt an. Bei dieser Schaltung hängt die Höhe der invertierten Ausgangsspannung vom Verhältnis der Impulse zu den Impulspausen ab und kann durch eine Veränderung der Pulsweitenmodulation verändert werden.

Mögliche Einsatzgebiete dieser Schaltregler

• Abwärtswandler dienen in Netzgeräten für die Netzspannung oder Spannungswandlern für Kraftfahrzeuge dazu, Geräte mit einer geringeren Spannung zu betreiben, als diese zur Verfügung steht. Hier besteht der Hauptvorteil dieser Schaltungen im höheren Wirkungsgrad.
• Aufwärtswandler werden beispielsweise zum Betreiben von Leuchtdioden an einer einzelnen Batteriezelle eingesetzt (z. B. in Solarlampen) sowie in Spannungswandlern in Kraftfahrzeugen für Geräte mit einer höheren benötigten Betriebsspannung als der vorhandenen Bordspannung.
• Die Einsatzgebiete von Inverswandlern sind hauptsächlich Schaltnetzteile, bei denen invertierte Ausgangsspannungen benötigt werden.

Gehäuseformen von Schaltregler-ICs

Die Gehäuseformen hängen in erster Linie von der Abgabeleistung des Schaltreglers ab. Sowohl herkömmliche Bauformen wie DIL-ICs als auch SMD-Bauteile in den Gehäusen wie beispielsweise SSOP bzw. TSSOP sind erhältlich.