Im grossen ganzen stimmt die Beschreibung der Bauteile in einem Abwärtswandler. In einem Abwärtswandler übernimmt allerdings nicht ein Trafo die Spannungsumformung, sondern eine Speicherdrossel.
Im Trafo erscheint die Energie, die man Primärseitig reinsteckt, unmittelbar am Ausgang. Verluste gibt es durch ohmschen Widerstand der Wicklungen, durch Ummagnetisierungsverluste, und Abstrahlung. Je höher die Frequenz, bei der ein Trafo betrieben wird, desto höher sind diese Verluste; im ohmschen Anteil wegen Skineffekt.
In einem Abwärtswandler fliesst der Strom zunächst durch einen Schalter (zB FET), und durch eine Drossel direkt zum Ausgang, wo die Spannung durch einen C gebügelt wird. Durch die Induktivität der Drossel fällt über dieser eine Spannung ab, so daß die Ausgangsspannung entsprechend niedriger ist. Die Energiedifferenz zwischen Drosselein- und Ausgang wird jedoch nicht in Wärme verbraten wie bei einem Längsregler, sondern in einem Luftspalt in der Drossel in Form magnetischer Energie gespeichert. Die Energie wächst an, der Strom nimmt zu und der Spannungsabfall reduziert sich.
Hat die Spannung am Ausgang den gewünschten Wert erreicht, macht man den Schalter auf. Der Strom durch die Drossel kann nicht aufhören zu fliessen und fliesst weiter. Durch eine (Schottky)-Diode mit Kathode zwischen Schalter und Drossel (Anode an GND), saugt die Drossel weiterhin Strom, der nun jedoch zu sinken beginnt. Allerdings wird weiterhin Energie zum Ausgang transportiert, die aus der Energie im Luftspalt gespeist wird. Fällt der Strom unter eine bestimmte Grenze, schaltet man den Schalter wieder durch, falls die Spannung am Ausgang dies zulässt.
Verluste entstehen durch Spannungsabfall an der Diode, Schaltverluste im Schalter, Streu- und Kernverluste an der Drossel, Wicklungsverlusten, Umladeverluste am C und parasitären Schwingkreisen, die durch Drossel und FET/Diodenkapazitäten gebildet werden..
Die in der ON-Zeit des Schalters anfallende Energie wird in der Drossel zwischengespeichert. Daher auch die Bezeichnung Speicherdrossel. Je kleiner die Indiktivität ist, desto schneller wächst der Strom und man hat die Drossel 'geladen'. Die speicherbare Energie ist aber proportional zur Induktivität. Das Verhältnis von ON/OFF-Zeit hängt von dem verhältnis von Ein- zu Ausgansspannung ab. Die Schaltverluste steigen mit der Frequenz, höhere Frequenzen machen mehr Störungen, aber ermöglichen kleinere Kerne, die jedoch nicht mehr so viel Energie speichern können.
Fatal wird es dann, wenn die Drossel wegen Designfehlern in die Sättigung geht. Dann steigt der Strom sehr rasch an. Schaltet dann der Schalter nicht fix genug aus, haben die Teile hinter der Drossel ein kleines Problem mit zu hoher Spannung. Sie hängen dann praktisch direkt an der Primärversorgung. Auch übel, wenn der Schalter sich verabschiedet und dazu entscheidet, dauerleitend zu werden...






Zitieren

Lesezeichen