Funktionsprinzip eines in Reihe geschalteten Schaltnetzteils
Das einfache Funktionsschema einer ReihenschaltungSchaltnetzteilzeigt die Betriebsspannung des Schaltnetzteils, also die DC-Eingangsspannung; K ist der Steuerschalter und R ist die Last. Wenn der Steuerschalter K eingeschaltet ist, gibt das Schaltnetzteil an die Last R eine Impulsbreite von Ton mit der Amplitude Ui der Impulsspannung Up aus; wenn der Steuerschalter K ausgeschaltet ist, gibt das Schaltnetzteil an die Last R eine Impulsbreite von Toff mit der Amplitude 0 der Impulsspannung aus. Auf diese Weise ist der Steuerschalter K ständig „ein“ und „aus“, sodass an beiden Enden der Last eine pulsmodulierte Ausgangsspannung uo erzeugt werden kann.
Wellenform der Ausgangsspannung des Serienschaltnetzteils. Wie in der Abbildung zu sehen ist, ist die Ausgangsspannung uo des Steuerschalters K eine pulsmodulierte Rechteckwelle. Die Pulsamplitude Up entspricht der Eingangsspannung Ui und die Pulsbreite entspricht der Einschaltzeit Ton des Steuerschalters K. Daraus lässt sich der Durchschnittswert der Ausgangsspannung uo des Serienschaltnetzteils Ua ermitteln:
Dabei ist Ton die Einschaltzeit des Steuerschalters K und T der Betriebszyklus des Steuerschalters K. Durch Ändern des Verhältnisses der Einschaltzeit Ton des Steuerschalters K zur Ausschaltzeit Toff können Sie den Durchschnittswert der Ausgangsspannung uo Ua ändern. Dies wird allgemein als Arbeitszyklus (Duty) bezeichnet und in Bezug auf D ausgedrückt, d. h.:
Die Amplitude Up der Ausgangsspannung uo der in Reihe geschaltetenSchaltnetzteilist gleich der Eingangsspannung Ui, und der Durchschnittswert Ua seiner Ausgangsspannung uo ist immer kleiner als die Eingangsspannung Ui, sodass das in Reihe geschaltete Schaltnetzteil im Allgemeinen die Spannung mit dem Durchschnittswert Ua als variable Ausgangsspannung ausgibt. Daher gehört das in Reihe geschaltete modulare Netzteil zu den Abwärts-Schaltnetzteilen.
Reihengeschaltete Schaltnetzteile werden von manchen auch als Chopper bezeichnet, da sie aufgrund ihres einfachen Funktionsprinzips und hohen Wirkungsgrads sehr vielseitig zur Steuerung der Ausgangsleistung eingesetzt werden. Beispielsweise sind Drehzahlregler für Elektromotorräder und Leistungsregler für Beleuchtungssteuerungen usw. Anwendungen, die zu Reihenschaltnetzteilen gehören. Wenn das Reihenschaltnetzteil nur zur Steuerung der Ausgangsleistung verwendet wird, kann die Ausgangsspannung nicht an den Gleichrichterfilterkreis angeschlossen werden, sondern direkt an die Last, um die Ausgangsleistung bereitzustellen. Wenn es jedoch zur Regelung der Ausgangsspannung verwendet wird, muss es gleichgerichtet und gefiltert werden.
Der Nachteil von SerienSchaltnetzteilliegt darin, dass Eingang und Ausgang eine gemeinsame Masse haben, sodass leicht elektromagnetische Störungen auftreten und die Grundplatte aufgeladen wird. Wenn die Eingangsspannung mit der Ausgangsspannung des Versorgungsgleichrichters übereinstimmt, kann es leicht zu einem Stromschlag und zu Personenschäden kommen.
