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 von Computern 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 %.


Schaltnetzteile, Switched Mode Power Supply (SMPS), arbeiten hingegen mit Frequenzen, die um einige Zehnerpotenzen höher bei 50 kHz, 250 kHz und bis zu 1 MHz liegen. Dies macht sich unmittelbar im Wirkungsgrad der Transformation bemerkbar, der bei Schaltnetzteilen bei 80 % bis 90 % und darüber liegt. Außerdem haben sie den Vorteil, dass Transformatoren, die bei höheren Frequenzen arbeiten, wesentlich kleiner und leichter sind. Und als dritten Vorteil ist die bessere Stabilisierung zu nennen, die gleichermaßen Schwankungen der Netzspannung und der Versorgungsspannung ausgleicht. Dieser Aspekt ist von besonderer Bedeutung, da die elektronischen Bauelemente auf geringste Spannungsschwankungen reagieren.

Die Funktion von Schaltnetzteilen

Funktionsablauf beim Schaltnetzteil

Funktionsablauf beim Schaltnetzteil

Vom Prinzip her werden für Schaltnetzteile Sperrwandler oder Gleichrichter mit Siebschaltungen eingesetzt, die mit einem Regelkreis ausgestattet sind. Dieser besteht aus einer Schalteinheit mit nachgeschalteter Transformation, einer weiteren 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 Pulsweitenmodulation übernommen.

Baugruppen eines Schaltnetzteils

Baugruppen eines Schaltnetzteils

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.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Schaltnetzteil - SNT
Englisch: switched mode power supply - SMPS
Veröffentlicht: 25.06.2016
Wörter: 385
Tags: #Versorgung
Links: Aspekt, Computer, Frequenz, Gleichrichter, Halten