Was ist eine Stromversorgungsplatine?
Die Stromversorgungsplatine ist dafür verantwortlich, dass die Schaltkreise des Geräts mit einer den Spezifikationen entsprechenden Spannung und Stromstärke versorgt werden.
Im Allgemeinen ist eine Stromversorgungsplatine so ausgelegt, dass sie eine handelsübliche 100-V-Wechselspannung als Eingangsspannung aufnimmt und die für die internen Schaltungen erforderliche Gleichspannung ausgibt. Die von den internen Schaltungen benötigte Gleichspannung kann je nach Gerät zwischen 3,3 V und 48 V betragen. Darüber hinaus können auch die erforderlichen Stromwerte aggregiert werden.
Daher ist es von Vorteil, Stromversorgungsplatinen zu verwenden, die mehr Spannung und Strom liefern können, als sie selbst entwickelt werden können, wenn sie als komplette modulartige Komponenten vorliegen.
Die Kosten werden gesenkt, indem man die Spezifikationen für Stromversorgungsplatinen auf einige wenige Typen eingrenzt und diese in großen Mengen produziert. Der Grund dafür ist, dass Ingenieure, die sich auf die Entwicklung von Stromversorgungsschaltungen spezialisiert haben, Hochleistungsdesigns entwerfen können.
Anwendungen von Stromversorgungsplatinen
Stromversorgungsplatinen werden in einer Vielzahl von Geräten eingesetzt, z. B. in Industrieanlagen, Informationsverarbeitungsgeräten wie Computern und Servern, Haushaltsgeräten wie Fernsehgeräten und Kühlschränken sowie audiovisuellen Geräten wie Aufnahmegeräten und Audiokomponenten.
Der für Stromversorgungsplatinen zur Verfügung stehende Bauraum wird aufgrund der zunehmenden Funktionalität und Leistung der verschiedenen Geräte und der Miniaturisierung der Geräte immer enger, so dass Miniaturisierung, hohe Leistung und hohe Effizienz erforderlich sind.
Der Bedarf an speziellen Stromversorgungsplatinen nimmt aus diesen Gründen zu, zusätzlich zu den möglichen Kosteneinsparungen im Vergleich zur Eigenentwicklung.
Funktionsweise der Stromversorgungsplatinen
Zu den Stromversorgungsplatinen gehören AC/DC-Stromversorgungsplatinen, die die oben erwähnte Wechselspannung in Gleichspannung umwandeln, und DC/DC-Stromversorgungsplatinen, die die Gleichspannung verstärken oder herabsetzen.
1. AC/DC Stromversorgungsplatine
Diese nimmt in der Regel 100 V Wechselstrom als Eingangsspannung auf und liefert als Ausgangsspannung die spezifische Gleichspannung, die von den internen Schaltkreisen des Geräts benötigt wird.
2. DC/DC Stromversorgungsplatine
Nach der Umwandlung in eine Gleichspannung im Gerät wird die Ausgangsspannung weiter auf die von den internen Schaltkreisen benötigte Spannung erhöht oder herabgesetzt.
Neben der einfachen Umwandlung von Wechsel- in Gleichstrom oder der Umwandlung von Gleichspannungen gibt es viele Stromversorgungsplatinen mit verschiedenen eingebauten Schutzfunktionen, z. B. Überstrom- und Überspannungsschutzschaltungen, um zu verhindern, dass zu viel Strom in die internen Schaltkreise fließt, und Überstromschutzschaltungen, um eine Erwärmung aufgrund der in die Schaltkreise fließenden Strommenge zu verhindern. Es sind zahlreiche Stromversorgungsplatinen erhältlich..
Darüber hinaus sind die Stromversorgungsplatinen streng nach verschiedenen Sicherheitsnormen genormt, da eine unsachgemäße Verwendung der Geräte mitunter zu Hitzeentwicklung und Entzündung führen kann. Die Stromversorgungsplatinen entsprechen im Allgemeinen diesen verschiedenen Sicherheitsnormen.
Weitere Informationen zur Stromversorgungsplatine
1. Vorteile der Stromversorgungsplatine
Die Stromversorgungsplatine hat den Vorteil, dass sie EMI-Störungen (Electro Magnetic Interference) unterdrückt. Der DC-DC-Wandler-IC, der eine Hauptstörquelle darstellt, sowie die Spulen und Kondensatoren sind kurz verdrahtet, und die optimierte Struktur reduziert das Rauschen.
Das von DC-DC-Wandlern ausgehende Rauschen wird durch die wie eine Antenne wirkende Verdrahtung verstärkt, so dass die Verkürzung der Verdrahtung eine wirksame Maßnahme zur Rauschunterdrückung darstellt.
2. Betriebsarten von DC-DC-Wandlern
Es gibt zwei Betriebsarten von Gleichstromwandlern.
Lineare Regler
Bei dieser Methode wird eine Ausgangsspannung durch Teilung der Eingangsspannung zwischen den Lasten erzielt. Das Spannungsteilungsverhältnis kann durch den Einsatz eines Transistors o.ä. zwischen den Lasten geändert werden, der wie ein variabler Widerstand behandelt wird.
Diese Methode hat den Nachteil einer geringen Energieumwandlungseffizienz, da die vom Spannungsteilerwiderstand verbrauchte Leistung verloren geht. Zu den Vorteilen gehört hingegen das geringe elektromagnetische Rauschen.
Schaltregler
Bei diesem Verfahren wird aus der Eingangsspannung durch Ein- und Ausschalten von Elementen eine Impulswelle erzeugt, die am Ausgang geglättet wird. Die Spannung kann durch Änderung des Ein- und Ausschaltverhältnisses gesteuert werden.
Es hat einen hohen Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung, aber den Nachteil, dass beim Schalten ein hohes Rauschen entsteht.