Was ist eine DC-Stromversorgung?
Eine DC-Stromversorgung ist eine Gleichstrom liefernde Stromversorgung.
Es gibt zwei Arten von Stromversorgungen: Gleichstrom und Wechselstrom. Gleichstromquellen sind Stromversorgungen, bei denen die Richtung von Strom und Spannung immer in eine Richtung geht. Wechselstromversorgungen sind Stromversorgungen, bei denen die Strom- und Spannungsrichtung zyklisch umgeschaltet wird.
Kommerzielle Stromversorgungen, die von Energieversorgungsunternehmen geliefert werden, sind in der Regel Wechselstromversorgungen, bei denen Spannungsänderungen und Stromunterbrechungen leicht zu bewerkstelligen sind. Im Gegensatz dazu benötigen Halbleiter für ihren Betrieb Gleichstromquellen, so dass die elektronischen Produkte mit Gleichstrom versorgt werden müssen.
Eine DC-Stromversorgung werden daher hauptsächlich für den Betrieb von elektronischen Produkten verwendet.
Anwendungen der DC-Stromversorgung
Eine DC-Stromversorgung wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Alltagsprodukten bis hin zu riesigen Geräten im industriellen Bereich. Nachfolgend einige Beispiele für die Verwendung:
- Wechselstromadapter zum Laden von PCs und Smartphones
- Stromversorgungseinheiten für Straßenbahnen
- Stromversorgungseinheiten für LED-Beleuchtung
- Steuerplatinen in Klimaanlagen und Kühlschränken
- Stromversorgungsgeräte für Elektrolyse- und Galvanikanlagen
- Stromversorgungen für Elektroöfen mit Gleichstrom
Viele Haushaltsgeräte verfügen auch über eine Gleichstromnetzteil, während einige Geräte, wie Ventilatoren und Glühbirnen, direkt mit Wechselstrom betrieben werden und daher kein Gleichstromnetzteil besitzen.
Funktionsweise der DC-Stromversorgung
Eine DC-Stromversorgung (AC-DC-Netzteile) gleichrichtet und stabilisiert eine Wechselstromversorgung und wandelt sie in eine Gleichstromversorgung um.
Es gibt drei Hauptarten von DC-Stromversorgungen: Nebenschlussregelung, Serienregelung und Schaltregelung.
1. Nebenschlussregelungsmethode
Bei der Nebenschlussregelung werden eine Diode und ein Widerstand in Reihe zwischen Eingang und Ausgang geschaltet.
Da der Wechselstrom nur in einer bestimmten Richtung durch die Diode fließen kann, wird am Ausgang eine DC-Stromversorgung ausgegeben.
Obwohl die Konstruktion einfach ist, hat sie aufgrund der hohen Wärmeverluste durch den Widerstand den geringsten Wirkungsgrad der drei Methoden.
2. Reihenregelungsmethode
Bei der Serienregelungsmethode werden Elemente wie Transistoren in Reihe zwischen Eingang und Ausgang geschaltet.
Der Wechselstrom kann nur in einer bestimmten Richtung durch den Transistor fließen, so dass am Ausgang Gleichstromquellen ausgegeben werden.
3. Schaltregelungsmethode
Bei Schaltregelsystemen wird die Wechselstromversorgung mit Hilfe von Schaltelementen in der Strom- und Spannungsrichtung umgeschaltet. Als Ergebnis wird eine richtungskonstante und gemittelte DC-Stromversorgung ausgegeben.
Weitere Informationen zur DC-Stromversorgung
1. Unterschiede zwischen DC- und AC-Stromversorgungen
Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Arten von Stromversorgungen: Gleichstrom und Wechselstrom. Die Merkmale von Gleichstromquellen und Wechselstromquellen sind im Folgenden aufgeführt:
Merkmale der DC-Stromversorgung
- Sie kann aus Trockenzellen, Blei-Säure-Batterien und anderen chemischen Reaktionen entnommen werden.
- Gleichstromquellen sind für den Betrieb von Halbleitern erforderlich.
- Es gibt keine Reaktanzverluste bei der Übertragung von Strom über große Entfernungen.
- Es gibt keine induzierte elektromagnetische Strahlung.
- Die Ausrüstung für die Umwandlung und Abschaltung ist teuer.
Merkmale der AC-Stromversorgung
- Strom kann von rotierenden Geräten wie Synchrongeneratoren abgenommen werden.
- Sie kann durch Transformatoren leicht umgewandelt werden.
- Sie kann leicht unterbrochen werden, wenn der Strom Null erreicht.
- Sie erfordert Gegenmaßnahmen gegen elektromagnetische Strahlung aufgrund von Induktion.
- Leistungsfaktor und transiente Stabilität müssen berücksichtigt werden.
Aufgrund der oben genannten Eigenschaften sind die handelsüblichen Stromversorgungen für Energieversorgungsunternehmen Wechselstromversorgungen, da sie für große Stromversorgungen geeignet sind.
In den letzten Jahren wurde jedoch auch die Übertragung hoher Leistungen mit Gleichstrom in Betracht gezogen, bei der keine Rücksicht auf die transiente Stabilität genommen werden muss und die geringe Verluste aufweist.
2. Nutzung der DC-Stromversorgung
Es gibt verschiedene Arten und Größen von DC-Stromversorgungen, die jedoch alle im Konstantspannungs- oder Konstantstrombetrieb arbeiten:
・Konstantspannungsbetrieb
Der Konstantspannungsmodus ist ein Modus, der für den Betrieb mit einer konstanten Spannung ausgelegt ist. Er wird z. B. verwendet, um Produkte in elektronischen Schaltungen zu prüfen, die mit einer konstanten Spannung arbeiten. Stromversorgungen im Konstantspannungsbetrieb sind in der Industrie weit verbreitet.
・Konstantstrombetrieb
Der Konstantstrommodus ist ein Modus, der für den Betrieb mit einem konstanten Strom ausgelegt ist. Er wird für die Übertragung von Analogsignalen und für Dimmvorrichtungen für LED-Leuchten verwendet.
In Produkte eingebaute DC-Stromversorgungen arbeiten oft nur in einem der beiden Modi. Viele von ihnen, die z. B. für Tests verwendet werden, können manuell zwischen den beiden Betriebsarten umgeschaltet werden, so dass die Betriebsart je nach Anwendung geändert werden kann.