Was ist ein Stromversorgungs-IC?
Stromversorgungs-ICs (englisch: Power supply integrated circuits) sind elektronische Bauteile, die beim Betrieb elektronischer Geräte die Versorgung mit einer stabilen Stromspannung steuern. Wenn beispielsweise verschiedene elektronische Geräte durch Umwandlung von 100 V Wechselstrom aus einer Haushaltssteckdose in Gleichstrom betrieben werden, steuert der IC die Ausgangsspannung, um eine konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten, auch wenn die Belastung des elektronischen Geräts schwankt. Außerdem wird die Ausgangsspannung so gesteuert, dass sie auch dann stabil bleibt, wenn die Last während des Betriebs schwankt oder sich die Betriebsumgebung, z. B. die Temperatur, ändert.
Anwendungen von Stromversorgungs-ICs
Stromversorgungs-ICs werden in einer Vielzahl von elektronischen Geräten wie Haushaltsgeräten und mobilen Geräten eingesetzt. Die meisten modernen Haushaltsgeräte werden elektronisch gesteuert, und eine Vielzahl von elektronischen Schaltungen wird zu ihrer Steuerung verwendet. Auch tragbare Geräte sind mit verschiedenen Funktionen wie Displays, Kameras und Sensoren ausgestattet. Um sie zu betreiben, müssen mehrere Versorgungsspannungen stabil bereitgestellt werden. Darüber hinaus werden heutzutage immer mehr elektronische Geräte mit Sekundärbatterien wie Lithium-Ionen-Akkus betrieben, die von Stromversorgungs-ICs gesteuert werden, um eine sichere Ladung und stabile Ausgangsspannungen zu gewährleisten.
Funktionsweise von Stromversorgungs-ICs
Es gibt verschiedene Arten von Stromversorgungs-ICs, darunter Linearregler, DCDC-Wandler, ACDC-Wandler und Lade-/Entladesteuerungen für wiederaufladbare Batterien. Das grundlegende Funktionsprinzip besteht darin, dass sich zwischen Eingang und Ausgang ein Steuerelement befindet und der Stromversorgungs-IC überwacht die Ausgangsspannung und steuert den Zustand des Steuerelements, so dass der Ausgang eine konstante Spannung beibehält. Als Steuerelemente können Transistorelemente wie Leistungs-MOSFETs und IGBTs verwendet werden.
In linearen Reglern wird die an das Gate des Transistors angelegte Spannung entsprechend den Änderungen der Ausgangsspannung variiert und der Widerstand des Transistors wird so gesteuert, dass die Ausgangsspannung konstant bleibt.
Bei DCDC-Wandlern und ACDC-Wandlern wird der Transistor als Schaltelement verwendet und so ein- und ausgeschaltet, dass die Ausgangsspannung konstant bleibt. ACDC-Wandler steuern auch den Leistungsfaktor, um ihn zu verbessern.
Darüber hinaus werden bei der Ladesteuerung von wiederaufladbaren Batterien nicht nur die Spannung, sondern auch der Strom und die Temperatur überwacht und geregelt, damit der Ladestrom möglichst innerhalb sicherer Grenzen für eine schnelle Aufladung fließen kann.