Was ist ein AC/DC-Wandler?
Ein AC/DC-Wandler ist ein Gerät, das Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandelt.
AC/DC-Wandler werden häufig in vertrauten Geräten im Haushalt eingesetzt, wandeln aber im Allgemeinen Wechselspannung aus kommerziellen Quellen in Gleichspannung um und werden verwendet, wenn elektronische oder elektrische Geräte eine Gleichstromquelle benötigen.AC/DC-Wandler enthalten einen Transformator und Schaltungen wie Gleichrichter und Schaltregler und wandeln Wechselstrom mit Methoden wie der Pulsweitenmodulation (PWM) in Gleichstrom um.
Wandler haben verschiedene Ausgangsspannungen und Stromkapazitäten, die je nach Anwendung ausgewählt werden müssen. Hochwertige Wandler können zur effizienten Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom verwendet werden und bieten eine stabile Stromversorgung für elektronische Geräte und andere Vorrichtungen.
Anwendungen von AC/DC-Wandlern
AC/DC-Wandler sind für die meisten modernen elektrischen Produkte unerlässlich. Insbesondere werden sie häufig in verschiedenen Arten von elektronischen Geräten eingesetzt, die eine Gleichstromversorgung aus einer Wechselstromquelle benötigen. Im Folgenden werden einige spezifische Beispiele für ihre Verwendung beschrieben:
1. Elektrische Haushaltsgeräte
Die meisten elektronischen Geräte im Haushalt benötigen eine Gleichstromversorgung. Von großen Haushaltsgeräten wie Fernsehern, Kühlschränken, Waschmaschinen und Klimaanlagen bis hin zu kleinen Haushaltsgeräten wie mobilen Geräten, Computern und Mikrowellenherden – alle diese Produkte verwenden AC/DC-Wandler, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln.
2. Industrielle Produkte
AC/DC-Wandler spielen auch eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von Geräten, die in Fabriken und Betrieben eingesetzt werden. Dazu gehören Elektrowerkzeuge, Automatisierungsgeräte und CNC-Maschinen.
3. Stromadapter
Diese Adapter sind eine Art AC/DC-Wandler und werden zum Aufladen tragbarer Geräte wie Smartphones, Tablets und Laptops verwendet.
4. Elektrofahrzeuge
AC/DC-Wandler sind in Ladesystemen für Elektrofahrzeuge (EV) unverzichtbar; sie sind für die Versorgung der Fahrzeugbatterie mit Gleichstrom aus einer Wechselstromquelle zuständig.
Funktionsweise von AC/DC-Wandlern
AC/DC-Wandler sind Geräte, die Strom von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandeln. Diese Wandler arbeiten hauptsächlich im Transformator- und Schaltbetrieb:
1. Transformatortyp
AC/DC-Wandler auf Transformatorbasis bestehen hauptsächlich aus einem Transformator, der zur Übertragung der elektrischen Energie dient. Der Hauptbetriebsablauf ist wie folgt:
- Der Transformator wird mit Wechselstrom versorgt. Er hat eine Primär- und eine Sekundärwicklung, die die Versorgungsspannung entweder senken oder erhöhen.
- Der Ausgang der Sekundärwicklung, also die Ausgangsseite des Transformators, bleibt Wechselstrom, aber die Spannung wird umgewandelt.
- Dieser Wechselstrom auf der Sekundärseite wird über einen Gleichrichter (in der Regel eine Diode) in Gleichstrom umgewandelt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Gleichspannung jedoch wellenförmig (pulsierender Strom).
- Schließlich wird diese pulsierende Gleichspannung durch einen Glättungskondensator geglättet, um einen stabilen Gleichstromausgang zu erhalten.
Obwohl Transformatorensysteme einfach aufgebaut sind, sind sie in der Regel groß und schwer und haben einen geringen Wirkungsgrad.
2. Schalttyp
AC/DC-Wandler vom Schalttyp werden aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads und ihrer Kompaktheit häufig für die Stromversorgung moderner elektronischer Geräte eingesetzt. Der Hauptarbeitsablauf ist wie folgt:
- Die Wechselstromversorgung wird über einen Brückengleichrichter in Gleichstrom (Pulswellenform) umgewandelt.
- Diese gepulste Gleichstromversorgung wird mit Hilfe von Schaltelementen (in der Regel Transistoren) in eine hochfrequente Impulsfolge umgewandelt. Dieser Schaltvorgang erfolgt mit sehr hohen Geschwindigkeiten, wobei die Schaltfrequenzen im Bereich von einigen zehn kHz bis zu mehreren MHz liegen.
- Diese hochfrequente Impulsfolge wird über einen Transformator in die entsprechende Spannung umgewandelt.
- Nach der Umwandlung wird die Impulsfolge wieder gleichgerichtet, aber immer noch in eine wellenförmige Gleichspannung (Pulswellenform).
- Schließlich wird dieser wellige Gleichstrom durch eine Glättungsschaltung in einen stabilen Gleichstromausgang umgewandelt.
Schaltverfahren zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und eine kompakte Bauweise aus, aber auch durch ein hohes Rauschen in der Stromversorgung und eine hohe Komplexität der Konstruktion.
Arten von AC/DC-Wandlern
AC/DC-Wandler gibt es in verschiedenen Formen, Größen und Spezifikationen, je nach Anwendung und Designanforderungen:
1. Adapter-Typ
AC/DC-Wandler werden in kleinen elektronischen Geräten und Laptops eingesetzt. Sie verwenden hauptsächlich ein Schaltverfahren und sind in kleinen Bauformen erhältlich.
2. Open-Frame-Wandler
Sie sind für den Einbau in ortsfeste Installationen und Industrieanlagen vorgesehen. Diese Wandler werden in Form einer Platine geliefert und an einer geeigneten Stelle im Endprodukt montiert.
3. Auf DIN-Schiene montierte Wandler
Diese Konverter, die hauptsächlich in industriellen Umgebungen eingesetzt werden, können direkt auf DIN-Schienen montiert werden. Sie zeichnen sich durch ein robustes und widerstandsfähiges Design aus, das auch unter rauen Umgebungsbedingungen Zuverlässigkeit gewährleistet.
4. Rackmount-Konverter
Sie können in Serverschränken installiert werden und werden z. B. in Rechenzentren verwendet, wo eine ACDC-Wandlung mit hoher Leistung erforderlich ist.