Was ist ein Aufwärtswandler
Ein Aufwärtswandler ist eine Spannungsumwandlungsmethode zur Erhöhung der Eingangsspannung in einem Stromkreis. Er wird eingesetzt, wenn die Versorgungsspannung niedrig ist und nicht ausreicht, um einen Stromkreis zu betreiben. Durch den Einsatz eines Aufwärtswandlers zur Erhöhung der Versorgungsspannung wird die für den Betrieb des Stromkreises erforderliche Energie zugeführt, wodurch ein Anhalten oder eine Fehlfunktion des Stromkreises verhindert und ein sicherer Betrieb ermöglicht wird.
Aufwärtswandler werden in Spannungswandler-ICs wie z. B. Boost-DC/DC-Wandlern eingesetzt.
Anwendungen von Aufwärtswandlern
Aufwärtswandler werden z. B. eingesetzt, wenn elektrische Geräte mit einer Niederspannungsstromversorgung betrieben werden.
Ein konkretes Beispiel hierfür sind häufig Geräte, die mit einem geringen Stromverbrauch betrieben werden, wie z. B. tragbare elektrische Geräte, die mit AA-Batterien betrieben werden. Bei kleinen Geräten, in die nur zwei oder drei AA-Batterien eingelegt werden können, reicht die Spannung der zwei oder drei AA-Batterien möglicherweise nicht aus, um die internen Stromkreise zu betreiben. In solchen Fällen wird ein Aufwärtswandler eingesetzt, um die Spannung auf den Wert der Betriebsspannung zu erhöhen, mit der die elektrischen Schaltkreise betrieben werden.
Funktionsweise des Aufwärtswandlers
Die Funktionsweise des Aufwärtswandlers wird hier erklärt. Zunächst wird der Aufbau der Schaltung erläutert. Der Schaltkreis eines Aufwärtswandlers besteht aus einer Eingangsstromversorgung, einer Induktivität, einem MOSFET (Schalter), einer Diode, einem Kondensator und einer Ausgangsklemme. Wenn der Schalter ausgeschaltet ist, fließt der Strom in der Schaltung in folgender Reihenfolge: Eingangsnetzteil → Induktor → Diode → Kondensator und Ausgangsklemme (Parallelschaltung) → Eingangsnetzteil. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, fließt der Strom in der Reihenfolge: Eingangsversorgung → Induktivität → MOSFET → Eingangsversorgung.
Die Funktionsweise wird im Folgenden erklärt: Wenn der MOSFET-Schalter eingeschaltet ist, fließt Strom durch die Induktivität, und die Induktivität speichert Energie. Wenn der MOSFET-Schalter anschließend ausgeschaltet wird, wird die Spannung, die sich aus der Summe der in der Induktivität gespeicherten Energie und der Energie der Eingangsstromversorgung ergibt, an den Kondensator und die Ausgangsklemmen angelegt. Die Funktionsweise besteht darin, dass die in der Induktivität gespeicherte Energie addiert wird, so dass eine höhere Spannung als die der Eingangsstromversorgung ausgegeben werden kann. Durch Wiederholung dieses EIN/AUS-Vorgangs mit hoher Geschwindigkeit kann die Eingangsspannung stabil erhöht werden.