Funktionsprinzip von Schaltnetzteilen vom Typ -Serie
DC-Eingangsspannung; K ist der Steuerschalter und R ist die Last. Wenn der Steuerschalter K eingeschaltet ist, gibt das Schaltnetzteil eine Impulsspannung Up mit einer Impulsbreite von Ton und einer Amplitude von Ui an die Last R aus. Wenn der Steuerschalter K ausgeschaltet ist, ist dies äquivalent dazu, dass das Schaltnetzteil eine Impulsspannung mit einer Impulsbreite von Toff und einer Amplitude von 0 an die Last R ausgibt. Auf diese Weise kann durch kontinuierliches „Ein-“ und „Ausschalten“ des Steuerschalters K eine pulsmodulierte Ausgangsspannung uo an beiden Enden erhalten werden laden.
Abbildung 1-1-b zeigt die Wellenform der Ausgangsspannung des Reihenschaltnetzteils. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die Ausgangsspannung uo des Steuerschalters K eine pulsmodulierte Rechteckwelle ist, mit einer Impulsamplitude Up gleich der Eingangsspannung Ui und einer Impulsbreite gleich der Einschaltzeit Ton des Steuerschalters K. Daher kann der Durchschnittswert Ua der Ausgangsspannung uo des Reihenschaltnetzteils wie folgt ermittelt werden:
In der Formel ist Ton die Einschaltzeit des Steuerschalters K und T der Arbeitszyklus des Steuerschalters K. Durch Ändern des Verhältnisses der Einschaltzeit Ton zur Ausschaltzeit Toff des Steuerschalters K kann der Mittelwert Ua der Ausgangsspannung uo verändert werden. Im Allgemeinen wird es als Arbeitszyklus bezeichnet, dargestellt durch D, was bedeutet:
Die Amplitude Up der Ausgangsspannung uo eines Reihenschaltnetzteils ist gleich der Eingangsspannung Ui und der Mittelwert Ua seiner Ausgangsspannung uo ist immer kleiner als die Eingangsspannung Ui. Daher geben Reihenschaltnetzteile in der Regel eine Spannung mit dem Mittelwert Ua als Variable aus. Das Serienmodul-Netzteil gehört also zum Abwärtsschaltnetzteil.
Reihenschaltnetzteile, auch Chopper genannt, werden aufgrund ihres einfachen Funktionsprinzips und ihres hohen Wirkungsgrads häufig in der Ausgangsleistungssteuerung eingesetzt. Beispielsweise sind Geschwindigkeitsregler für Elektromotorräder und Leistungsregler für Beleuchtung Anwendungen von Reihenschaltnetzteilen. Wenn das Reihenschaltnetzteil nur zur Leistungssteuerung verwendet wird, kann der Spannungsausgang direkt der Last zugeführt werden, ohne dass Gleichrichter- und Filterschaltungen erforderlich sind. Wenn es jedoch zur Stabilisierung der Leistung verwendet wird, muss es entzerrt und gefiltert werden.
