SNT (Schaltnetzteil)

Herkömmliche Netzteile haben bestimmte Einschränkungen in Bezug auf ihren Wirkungsgrad, ihr Gewicht und die Spannungskonstanz. Klassische Netzteile gewinnen aus der Netzwechselspannung von 50 Hz und 230 V die diversen Versorgungsspannungen, die die Hauptplatine und die anderen Komponenten benötigen. Dazu transformieren sie die Wechselspannung, richten diese gleich und stabilisieren sie. Da die Transformation mit 50 Hz arbeitet, liegt der Wirkungsgrad für den Transformator, die Gleichrichtung und die Regelung bei 30 % bis 50 %.

Funktionsablauf beim Schaltnetzteil

Schaltnetzteile (SMPS) arbeiten hingegen mit Frequenzen, die um einige Zehnerpotenzen höher liegen, was sich unmittelbar im Wirkungsgrad der Transformation auswirkt, der bei Schaltnetzteilen bei 80 % bis 90 % liegt. Außerdem haben sie den Vorteil, dass Transformatoren, die bei höheren Frequenzen arbeiten, wesentlich leichter sind. Und als dritten Vorteil ist die bessere Stabilisierung zu nennen, die gleichermaßen auf Netzspannungs- und Versorgungsspannungsschwankungen reagiert. Dieser Aspekt ist von besonderer Bedeutung, da die elektronischen Bauelemente auf geringste Spannungsschwankungen reagieren.

Baugruppen eines Schaltnetzteils

Vom Prinzip her bestehen Schaltnetzteile aus den Funktionseinheiten Gleichrichter für die Netzspannung, Siebschaltung für die gleichgerichtete Netzspannung, Schalteinheit mit nachgeschalteter Transformation, eine weitere Gleichrichtung mit Siebschaltung und dem rückgekoppelten Regelmechanismus. Die Regelschaltung sorgt für die Optimierung des Wirkungsgrades, in dem sie die Impulsbreite des Taktsignals steuert und dadurch die Energieaufnahme mittels Leistungsfaktorkorrektur (PFC) an den Energieverbrauch anpasst. Gleichzeitig wird dadurch erreicht, dass nur geringe Verlustwärme anfällt. Die Schaltfrequenz liegt zwischen 25 kHz und 500 kHz und höher, wodurch der Transformator, der neben der Transformation auch für die Potentialtrennung sorgt, relativ klein und leicht wird. Die Schaltfunktion selbst wird von Transistoren, MOSFETs oder Thyristoren mittels Pulsbreitenmodulation übernommen.

Schaltnetzteile arbeiten mit hohen Schaltfrequenzen und erzeugen durch die steilen Flanken der Schaltvorgänge Signale mit extrem vielen Oberwellen. Da diese auch durch Siebschaltungen nicht hinreichend unterdrückt werden, muss die geregelte und stabilisierte Versorgungsspannung zusätzlich noch mit Induktivitäten von den Oberwellen bereinigt werden um die Welligkeit so gering als möglich zu halten.

In Personal Computern erzeugen Schaltnetzteile die für das Motherboard und die Steckkarten benötigte Spannung von +5 V, des Weiteren +12 V für Motoren, Laufwerke und Lüfter. Weitere positive oder negative Spannungen sind selbstverständlich möglich.