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Auswahl eines DC/DC-Wandlers

25. Mai 2021 von Ryan Dekmar – Lesezeit: 5 Minuten

Auswahl eines DC/DC-Wandlers

Steigender Systemstrombedarf

Wie bei den meisten Stromversorgungen ist eine der wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl eines DC/DC-Wandlers die Bestimmung der Anforderungen an die Ausgangsleistung des Systems. Die Ausgangsanforderungen des DC/DC-Wandlers umfassen die vom Wandler gelieferte Ausgangsspannung und den Strom. Die Ausgangsspannung kann Toleranzangaben haben, die von den Umgebungsbedingungen wie Eingangsspannung, Ausgangslaststrom, Umgebungstemperatur usw. abhängen. Die technischen Daten zur Laststromanforderung sollten die minimalen, maximalen und typischen Werte enthalten.

Die Anforderungsspezifikationen für DC/DC-Wandleranwendungen sind im Vergleich zu AC/DC-Netzteilen insofern einzelspezifisch, als die Eingangsspannungen nicht standardisiert sind, wie es bei AC/DC-Netzteilen der Fall ist. Bei der Auswahl eines DC/DC-Wandlers ist es notwendig, den Bereich der Eingangsspannungen festzulegen, die an den Wandler angelegt werden.

Abbildung des DC/DC-Wandlers
Abb. 1: DC/DC Wandler-Systemüberlegungen

Isolierte vs. nicht isolierte Konfigurationen

DC/DC-Wandler sind entweder in isolierten oder nicht isolierten Konfigurationen erhältlich. Isolierte Wandler sind so aufgebaut, dass die Eingangs- und Ausgangskreise galvanisch getrennt sind. Es gibt keinen Gleichstrompfad zwischen Eingang und Ausgang. Diese Wandler werden oft verwendet, um die Eingangs- und Ausgangskreise zu trennen, und zwar entweder wegen des elektrischen Rauschens oder zur Isolierung gefährlicher Spannungen. Isolierte Wandler sind mit mehreren Ausgangsspannungen aus einem einzigen Wandler erhältlich.

Nicht isolierte Wandler haben eine Gleichstromverbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang durch die gemeinsame Masse zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangskreis. Diese Klasse von Wandlern kann kleiner und kostengünstiger gebaut werden als isolierte Wandler. Einige nicht isolierte Wandler sind in der Lage, eine negative Ausgangsspannung aus einer positiven Eingangsspannung zu erzeugen.

Isolierter Wandler
Abb. 2: Isolierter Wandler
Nicht isolierter Wandler
Abb. 3: Nicht isolierter Wandler

Geregelte vs. ungeregelte Ausgangsspannung

Die meisten DC/DC-Wandler erzeugen eine streng geregelte Ausgangsspannung, ähnlich wie bei Wechselspannungsversorgungen. In Anwendungen, die eine ungeregelte Ausgangsspannung tolerieren können, können kleinere oder preiswertere Wandler eingesetzt werden. Die Auswahl einer geregelten oder ungeregelten Ausgangsspannung ist oft nur bei Wandlern mit geringer Leistung möglich.

Iout-versus-Vout-Diagramm für ungeregelten Wandler
Abb. 4: Iout-versus-Vout-Diagramm für ungeregelten Wandler

Gehäuseauswahl und Montagemöglichkeiten

DC/DC-Wandler sind in einer Vielzahl von Gehäuse- und Montagestilen erhältlich. Bei Anwendungen, bei denen der Wandler direkt auf eine Leiterplatte montiert wird, besteht die Wahl zwischen Oberflächenmontage (SMT) oder Durchsteckmontage (THM) sowie Single In-Line Pin (SIP) oder Dual In-Line Pin (DIP) Konfigurationen. Für Anwendungen, die diese Art der Montage erfordern, sind chassismontierte Wandler erhältlich. Viele Wandler sind in Konfigurationen für die DIN-Schienenmontage für industrielle Anwendungen erhältlich. Sowohl Open-Frame- als auch gekapselte Wandler sind in den meisten Gehäuse- und Montagekonfigurationen zu finden.

Gehäuse- und Montagemöglichkeiten für DC/DC-Wandler
Abb. 5: Gehäuse- und Montagemöglichkeiten für DC/DC-Wandler

Bedenken zu EMI und EMV

Die meisten zum Verkauf angebotene elektronische Produkte müssen die gesetzlichen Anforderungen in Bezug auf EMI und EMV (elektromagnetische Interferenz und elektromagnetische Verträglichkeit) erfüllen. Das Ziel der regulatorischen Anforderungen ist es, sicherzustellen, dass die Produkte den Betrieb anderer Produkte nicht stören und dass elektrische Außengeräusche den ordnungsgemäßen Betrieb der zertifizierten Produkte nicht beeinträchtigen. DC/DC-Wandler können zertifiziert werden, um den gesetzlichen Anforderungen zu entsprechen, aber in den meisten Anwendungen ist das komplette System zertifiziert und die internen Teilschaltungen benötigen keine Zertifizierung.

Sicherheitsanforderungen

Ähnlich wie die EMI- und EMV-Anforderungen müssen die meisten verkauften elektronischen Produkte die Sicherheitsanforderungen erfüllen. Wie bei der EMI- und EMV-Zertifizierung werden die Produkte mit einer Sicherheitszertifizierung für das Endprodukt versehen. Für die internen Teilkomponenten ist eine Zertifizierung oft nicht erforderlich, kann aber bei Bedarf eingeholt werden. Es ist zu beachten, dass DC/DC-Wandler, die in der EU und in Großbritannien mit einer Eingangsspannung von 75 V oder höher verkauft werden, Sicherheitszertifikate benötigen. Bitte wenden Sie sich an Ihren Vertriebsmitarbeiter, um die Anforderungen für andere geografische Standorte zu erfahren. Sicherheitszertifizierungen für Wandler sollten auch eingeholt werden, wenn die DC/DC-Wandler zur Trennung der Produktbenutzer von gefährlichen Spannungen verwendet werden.

Zusätzliche Funktionen

Zusätzlich zu den oben erörterten Eigenschaften von DC/DC-Wandlern gibt es noch weitere Funktionen, die bei Produktdesigns vorteilhaft oder erforderlich sein können. Bei einigen Wandlern kann der Designer die Ausgangsspannung mit Hilfe von externen Widerständen einstellen. Hochleistungswandler enthalten oft Lastspannungsmessklemmen, damit der Wandler Spannungsabfälle in den Leitern zwischen dem Ausgang des Wandlers und der Last des Wandlers kompensieren kann. Durch die Möglichkeit der Ferneinschaltung kann der Designer die Ausgangsspannung des Wandlers mit einem elektronischen Signal aktivieren oder deaktivieren.

Anwendungsschaltung mit Trimmung der Ausgangsspannung, parallelen Ausgängen und Sensorleitungen
Abb. 6: Anwendungsschaltung mit Trimmung der Ausgangsspannung, parallelen Ausgängen und Sensorleitungen

Fazit

Die Kenntnis der grundsätzlichen Fragen im Zusammenhang mit DC/DC-Wandlern kann helfen, den Auswahlprozess dieser Komponenten zu vereinfachen. Bei der Auswahl von Wandlern können zusätzlich zu den oben genannten Punkten weitere Überlegungen angestellt werden. Durch die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Stromversorgungsunternehmen wie CUI kann der Aufwand für den Auswahlprozess minimiert und die optimalen DC/DC-Wandler können ermittelt werden.

Kategorien: Grundlagen, Produktauswahl

Zusätzliche Ressourcen


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Ryan Dekmar

Ryan Dekmar

Produktmanager

Während seiner Zeit bei CUI hat Herr Dekmar seine Funktion als Produktmanager mehrerer Produktlinien genossen. Seine Erfahrung reicht von AC/DC-Adaptern bis hin zu DC/DC-Wandlern. Er bietet ein harmonisches und tiefes Wissen über die Branche. Wenn er nicht bei der Arbeit ist, reist Herr Dekmar gerne und erfreut sich an kulinarischen Künsten und am Aufenthalt in der freien Natur mit Freunden und Familie.

 
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