Netzteil

Eine Stromversorgung ist ein elektrisches Gerät, das einer elektrischen Last elektrische Energie zuführt. Die Hauptfunktion einer Stromversorgung besteht darin, elektrischen Strom von einer Quelle in die richtige Spannung, den richtigen Strom und die richtige Frequenz umzuwandeln, um die Last mit Strom zu versorgen. Infolgedessen werden Stromversorgungen manchmal als elektrische Leistungswandler bezeichnet. Einige Stromversorgungen sind separate Einzelgeräte, während andere in die von ihnen versorgten Lastgeräte eingebaut sind. Beispiele für Letzteres sind Stromversorgungen, die in Desktop-Computern und Geräten der Unterhaltungselektronik zu finden sind. Andere Funktionen, die die Netzteile ausführen können, sind das Begrenzen des von der Last aufgenommenen Stroms auf sichere Werte, das Abschalten des Stroms im Falle eines elektrischen Fehlers, die Stromaufbereitung, um zu verhindern, dass elektronisches Rauschen oder Spannungsstöße am Eingang die Last erreichen. Faktorkorrektur und Speicherung von Energie, damit die Last bei einer vorübergehenden Unterbrechung der Stromquelle weiter gespeist werden kann (unterbrechungsfreie Stromversorgung).

Alle Netzteile verfügen über einen Stromeingangsanschluss, der Energie in Form von elektrischem Strom von einer Quelle empfängt, und einen oder mehrere Stromanschlüsse, die die Last mit Strom versorgen. Die Quellenergie kann aus dem elektrischen Stromnetz stammen, beispielsweise einer Steckdose, Energiespeichervorrichtungen wie Batterien oder Brennstoffzellen, Generatoren oder Generatoren, Solarstromwandlern oder einer anderen Stromversorgung. Eingang und Ausgang sind normalerweise festverdrahtete Schaltungsanschlüsse, obwohl einige Netzteile eine drahtlose Energieübertragung verwenden, um ihre Lasten ohne verdrahtete Verbindungen zu versorgen. Einige Netzteile verfügen auch über andere Ein- und Ausgänge, z. B. für externe Überwachung und Steuerung.

Allgemeine Einteilung

Funktional
Netzteile werden auf verschiedene Arten kategorisiert, einschließlich funktionaler Merkmale. Eine geregelte Stromversorgung ist beispielsweise eine, die trotz Schwankungen des Laststroms oder der Eingangsspannung eine konstante Ausgangsspannung oder einen konstanten Strom aufrechterhält. Umgekehrt kann sich der Ausgang einer ungeregelten Stromversorgung erheblich ändern, wenn sich die Eingangsspannung oder der Laststrom ändert. Einstellbare Netzteile ermöglichen die Programmierung der Ausgangsspannung oder des Ausgangsstroms durch mechanische Steuerungen (z. B. Knöpfe an der Vorderseite des Netzteils) oder über einen Steuereingang oder beides. Eine einstellbare geregelte Stromversorgung ist sowohl einstellbar als auch geregelt. Eine isolierte Stromversorgung hat eine Ausgangsleistung, die elektrisch unabhängig von der Eingangsleistung ist. Dies steht im Gegensatz zu anderen Netzteilen, die eine gemeinsame Verbindung zwischen Eingang und Ausgang aufweisen.

Verpackung
Stromversorgungen werden auf unterschiedliche Weise verpackt und entsprechend klassifiziert. Ein Tischnetzteil ist eine Stand-Alone-Tischeinheit, die in Anwendungen wie Schaltkreistest und Entwicklung verwendet wird. Open-Frame-Netzteile verfügen nur über ein teilweise mechanisches Gehäuse, das manchmal nur aus einer Montagebasis besteht. Diese werden typischerweise in Maschinen oder andere Geräte eingebaut. Netzteile zur Rackmontage sind für die Befestigung in standardmäßigen elektronischen Geräteträgern vorgesehen. Ein integriertes Netzteil ist eines, das eine gemeinsame Leiterplatte mit seiner Last teilt. Ein externes Netzteil (Netzteil oder Netzteil) ist ein Netzteil im Netzkabel der Last, das in eine Wandsteckdose eingesteckt wird. Eine Wandwarze ist ein externes Netzteil, das in den Ausgangsstecker selbst integriert ist. Diese sind aufgrund ihrer Sicherheit in der Unterhaltungselektronik beliebt; Der gefährliche Netzstrom von 120 oder 240 Volt wird vor dem Eintritt in den Gerätekörper in eine sicherere Spannung umgewandelt.

Energieumwandlungsmethode
Stromversorgungen können grob in lineare und schaltende Typen unterteilt werden. Lineare Leistungswandler verarbeiten die Eingangsleistung direkt, wobei alle aktiven Leistungsumwandlungskomponenten in ihren linearen Betriebsbereichen arbeiten. Beim Schalten von Leistungswandlern wird die Eingangsleistung vor der Verarbeitung durch Komponenten, die vorwiegend im nichtlinearen Modus arbeiten, in Wechselstrom- oder Gleichstromimpulse umgewandelt (z. B. Transistoren, die die meiste Zeit in der Abschaltung oder Sättigung verbringen). Strom geht „verloren“ (in Wärme umgewandelt), wenn Komponenten in ihren linearen Bereichen arbeiten, und folglich sind Schaltwandler normalerweise effizienter als Linearwandler, da ihre Komponenten weniger Zeit in linearen Betriebsbereichen aufwenden.

Lineare Stromversorgungen
Die linearen Quellen folgen dem Schema: Transformator, Gleichrichter, Filter, Regelung und Ausgang.

Erstens passt der Transformator die Spannungspegel an und bietet eine galvanische Trennung. Die Schaltung, die den Wechselstrom in pulsierenden Gleichstrom umwandelt, wird Gleichrichter genannt. Sie führen dann normalerweise eine Schaltung, die die Welligkeit wie ein Kondensatorfilter verringert. Die Regelung oder Stabilisierung der Spannung auf einen eingestellten Wert wird mit einem als Spannungsregler bezeichneten Bestandteil erreicht, der nichts weiter als ein geschlossenes Regelsystem („Rückkopplung“) ist, das auf der Grundlage des Ausgangs der Schaltung die Spannung einstellt Regulierungselement, das zum größten Teil ein Transistor ist. Dieser Transistor, der je nach Art der Quelle immer polarisiert ist, wirkt als einstellbarer Widerstand, während die Steuerschaltung mit dem aktiven Bereich des Transistors spielt, um einen größeren oder geringeren Widerstand zu simulieren und folglich die Ausgangsspannung zu regeln. Diese Art von Quelle ist bei der Verwendung der zugeführten Energie weniger effizient, da ein Teil der Energie durch den Joule-Effekt im Regelelement (Transistor) in Wärme umgewandelt wird, da sie sich als variabler Widerstand verhält. Am Ausgang dieser Stufe, um eine größere Stabilität in der Welligkeit zu erreichen, befindet sich eine zweite Filterstufe (obwohl nicht notwendigerweise alles von den Konstruktionsanforderungen abhängt), kann dies einfach ein Kondensator sein. Dieser Strom deckt die gesamte Energie des Stromkreises ab, da diese Stromversorgung bei der Festlegung der Eigenschaften des Transformators bestimmte Punkte berücksichtigen muss.

Schaltnetzteile
Eine geschaltete Quelle ist ein elektronisches Gerät, das elektrische Energie durch Schalten von Transistoren umwandelt. Während ein Spannungsregler in seinem aktiven Verstärkungsbereich polarisierte Transistoren verwendet, verwenden die geschalteten Quellen dieselben, indem sie diese bei hohen Frequenzen (typischerweise 20-100 kHz) zwischen Cut (offen) und Sättigung (geschlossen) aktiv schalten. Die resultierende Rechteckwellenform wird an Transformatoren mit Ferritkern angelegt (Eisenkerne sind für diese hohen Frequenzen nicht geeignet), um eine oder mehrere Spannungen zu erhalten. Wechselstromausgang (AC), der dann gleichgerichtet (mit schnellen Dioden) und gefiltert wird (Induktoren und Kondensatoren). um die Ausgangsgleichspannungen zu erhalten. Die Vorteile dieses Verfahrens umfassen eine geringere Größe und ein geringeres Gewicht des Kerns, eine höhere Effizienz und daher weniger Erwärmung. Der Nachteil gegenüber linearen Quellen besteht darin, dass sie komplexer sind und hochfrequente elektrische Störungen erzeugen, die sorgfältig minimiert werden müssen, um keine Beeinflussung von Geräten in der Nähe dieser Quellen zu verursachen.

Die geschalteten Quellen haben ein Schema: Gleichrichter, Schalter, Transformator, anderer Gleichrichter und Ausgang.

Die Regelung wird mit dem Schalter erhalten, normalerweise einer PWM-Schaltung (Pulsweitenmodulation), die das Tastverhältnis ändert. Hier sind die Funktionen des Transformators dieselben wie für lineare Quellen, aber ihre Position unterscheidet sich. Der zweite Gleichrichter wandelt das vom Transformator kommende pulsierende Wechselsignal in einen kontinuierlichen Wert um. Der Ausgang kann auch ein Kondensatorfilter oder ein LC-Typ sein.

Die Vorteile linearer Quellen sind eine bessere Regelung, Geschwindigkeit und bessere EMV-Eigenschaften. Auf der anderen Seite erzielen die Switches eine bessere Leistung, geringere Kosten und Größe.

Typen

Gleichstromquelle
Eine Gleichstromversorgung versorgt die Last mit einer konstanten Gleichspannung. Je nach Ausführung kann eine Gleichstromversorgung von einer Gleichstromquelle oder von einer Wechselstromquelle wie dem Stromnetz gespeist werden.

AC / DC-Versorgung
Gleichspannungsversorgungen verwenden Wechselstrom als Energiequelle. Solche Stromversorgungen verwenden einen Transformator, um die Eingangsspannung in eine höhere oder niedrigere Wechselspannung umzuwandeln. Ein Gleichrichter wird verwendet, um die Transformatorausgangsspannung in eine variierende Gleichspannung umzuwandeln, die wiederum durch ein elektronisches Filter geleitet wird, um sie in eine ungeregelte Gleichspannung umzuwandeln.

Der Filter entfernt die meisten, aber nicht alle Änderungen der Wechselspannung. Die verbleibende Wechselspannung wird als Welligkeit bezeichnet. Die Welligkeitstoleranz der elektrischen Last gibt die Mindestmenge an Filterung vor, die von einer Stromversorgung bereitgestellt werden muss. In einigen Anwendungen wird eine hohe Welligkeit toleriert und daher ist keine Filterung erforderlich. Bei einigen Batterieladeanwendungen ist es beispielsweise möglich, eine netzgespeiste Gleichstromversorgung mit nur einem Transformator und einer einzigen Gleichrichterdiode zu realisieren, wobei ein Widerstand in Reihe mit dem Ausgang geschaltet ist, um den Ladestrom zu begrenzen.

Schaltnetzteil
Bei einem Schaltnetzteil (SMPS) wird der AC-Netzeingang direkt gleichgerichtet und dann gefiltert, um eine Gleichspannung zu erhalten. Die resultierende Gleichspannung wird dann durch eine elektronische Schaltschaltung mit hoher Frequenz ein- und ausgeschaltet, wodurch ein Wechselstrom erzeugt wird, der einen Hochfrequenztransformator oder eine Induktionsspule durchläuft. Das Schalten erfolgt bei einer sehr hohen Frequenz (typischerweise 10 kHz – 1 MHz), wodurch die Verwendung von Transformatoren und Filterkondensatoren ermöglicht wird, die viel kleiner, leichter und kostengünstiger sind als diejenigen, die bei linearen Stromversorgungen, die bei Netzfrequenz arbeiten, gefunden werden. Nach der Induktivität oder dem Sekundärtransformator wird der hochfrequente Wechselstrom gleichgerichtet und gefiltert, um die Ausgangsgleichspannung zu erzeugen. Wenn das SMPS einen ausreichend isolierten Hochfrequenztransformator verwendet, wird der Ausgang vom Netz galvanisch getrennt. Diese Funktion ist häufig für die Sicherheit unerlässlich.

Schaltnetzteile werden normalerweise geregelt, und um die Ausgangsspannung konstant zu halten, verwendet das Netzteil einen Rückkopplungsregler, der den von der Last aufgenommenen Strom überwacht. Der Schaltzyklus nimmt mit steigendem Leistungsbedarf zu.

SMPS enthalten häufig Sicherheitsfunktionen wie Strombegrenzung oder eine Crowbar-Schaltung, um das Gerät und den Benutzer vor Schäden zu schützen. Wenn eine abnormale Stromaufnahme festgestellt wird, kann das Schaltnetzteil davon ausgehen, dass es sich um einen direkten Kurzschluss handelt, der sich selbst abschaltet, bevor ein Schaden entsteht. PC-Netzteile liefern dem Motherboard häufig ein Signal mit guter Spannungsversorgung. Das Fehlen dieses Signals verhindert den Betrieb bei anormalen Versorgungsspannungen.

Einige SMPS haben eine absolute Grenze für ihren minimalen Stromausgang. Sie können nur oberhalb eines bestimmten Leistungspegels ausgeben und können unterhalb dieses Punkts nicht funktionieren. Im lastfreien Zustand steigt die Frequenz der Stromunterbrechungsschaltung mit hoher Geschwindigkeit an, wodurch der isolierte Transformator als Tesla-Spule fungiert und durch die daraus resultierenden Spannungsspitzen mit sehr hoher Spannung Schäden verursacht. Schaltnetzteile mit Schutzschaltungen können kurzzeitig auftreten einschalten und dann ausschalten, wenn keine Last erkannt wurde. Eine sehr kleine Dummy-Last mit niedrigem Stromverbrauch, z. B. ein keramischer Leistungswiderstand oder eine 10-Watt-Glühlampe, kann an die Stromversorgung angeschlossen werden, damit sie ohne angeschlossene Primärlast betrieben werden kann.

Die in Computern verwendeten Schaltnetzteile hatten in der Vergangenheit niedrige Leistungsfaktoren und waren auch bedeutende Leitungsstörungsquellen (aufgrund von induzierten Oberwellen und Spannungsspitzen). Bei einfachen Schaltnetzteilen kann die Eingangsstufe die Wellenform der Netzspannung verzerren, was sich nachteilig auf andere Lasten auswirken kann (und zu einer schlechten Stromqualität für andere Netzkunden führen kann) und zu unnötiger Erwärmung in Drähten und Verteilungsanlagen führen kann. Außerdem fallen Kunden höhere Stromrechnungen an, wenn sie mit niedrigeren Leistungsfaktoren arbeiten. Um diese Probleme zu umgehen, führen einige Computer-Schaltnetzteilversionen eine Leistungsfaktorkorrektur durch und können Eingangsfilter oder zusätzliche Schaltstufen verwenden, um Leitungsstörungen zu reduzieren.

Linearregler
Die Funktion eines linearen Spannungsreglers besteht darin, eine variierende Gleichspannung in eine konstante, oft spezifische Gleichspannung umzuwandeln. Darüber hinaus bieten sie häufig eine Strombegrenzungsfunktion, um die Stromversorgung und die Last vor Überstrom (übermäßigem, möglicherweise zerstörerischem Strom) zu schützen.

In vielen Stromversorgungsanwendungen ist eine konstante Ausgangsspannung erforderlich, jedoch variiert die von vielen Energiequellen bereitgestellte Spannung mit Änderungen der Lastimpedanz. Wenn außerdem eine ungeregelte Gleichstromquelle die Energiequelle ist, ändert sich auch ihre Ausgangsspannung mit der Änderung der Eingangsspannung. Um dies zu umgehen, verwenden einige Netzteile einen linearen Spannungsregler, um die Ausgangsspannung unabhängig von Schwankungen der Eingangsspannung und der Lastimpedanz auf einem konstanten Wert zu halten. Linearregler können auch die Größe der Welligkeit und das Rauschen der Ausgangsspannung reduzieren.

Wechselstromversorgungen
Eine Wechselstromversorgung nimmt normalerweise die Spannung aus einer Steckdose (Netzversorgung) auf und verwendet einen Transformator, um die Spannung auf die gewünschte Spannung zu erhöhen oder zu verringern. Möglicherweise findet auch eine Filterung statt. In einigen Fällen ist die Quellenspannung gleich der Ausgangsspannung; Dies wird als Trenntransformator bezeichnet. Andere AC-Netztransformatoren bieten keine Netztrennung. diese werden Autotransformatoren genannt. Ein Autotransformator mit variablem Ausgang wird als Variac bezeichnet. Andere Arten von Wechselstromversorgungen sind so ausgelegt, dass sie einen nahezu konstanten Strom liefern, und die Ausgangsspannung kann je nach Impedanz der Last variieren. In Fällen, in denen die Stromquelle Gleichstrom ist (wie bei einem Autoakkumulator), können ein Wechselrichter und ein Aufwärtstransformator verwendet werden, um ihn in Wechselstrom umzuwandeln. Tragbare Wechselstromversorgung kann durch einen Wechselstromgenerator bereitgestellt werden, der von einem Diesel- oder Benzinmotor angetrieben wird (zum Beispiel auf einer Baustelle, in einem Auto oder Boot oder durch Notstromversorgung für Notdienste), dessen Strom zu einer Regelschaltung geleitet wird, um einen Strom zu liefern konstante Spannung am Ausgang. Einige Arten der Wechselstromumwandlung verwenden keinen Transformator. Wenn Ausgangsspannung und Eingangsspannung gleich sind und der Hauptzweck der Vorrichtung darin besteht, Wechselstrom zu filtern, kann dies als Leitungskonditionierer bezeichnet werden. Wenn das Gerät für die Notstromversorgung ausgelegt ist, kann dies als unterbrechungsfreie Stromversorgung bezeichnet werden. Eine Schaltung kann mit einer Spannungsvervielfacher-Topologie ausgelegt sein, um die Wechselstromleistung direkt zu erhöhen; Früher war eine solche Anwendung ein Vakuumröhren-AC / DC-Empfänger.

Im modernen Einsatz können Wechselstromversorgungen in Einphasen- und Dreiphasensysteme unterteilt werden. „Der Hauptunterschied zwischen einphasigem und dreiphasigem Wechselstrom ist die Lieferkonstanz.“ Wechselstromversorgungen können auch verwendet werden, um die Frequenz und die Spannung zu ändern. Sie werden häufig von Herstellern verwendet, um die Eignung ihrer Produkte für den Einsatz in anderen Ländern zu überprüfen. 230V 50 Hz oder 115 60 Hz oder sogar 400 Hz für Avionik-Tests.

Netzteil
Ein Netzadapter ist ein Netzteil, das in einen Netzstecker eingebaut ist. Wechselstromadapter sind auch unter verschiedenen anderen Namen bekannt, wie „plug pack“ oder „plug-in adapter“ oder durch Slangausdrücke wie „wall warzen“. Wechselstromadapter haben normalerweise einen einzigen Wechselstrom- oder Gleichstromausgang, der über ein festverdrahtetes Kabel zu einem Steckverbinder geleitet wird. Einige Adapter verfügen jedoch über mehrere Ausgänge, die über ein oder mehrere Kabel übertragen werden können. „Universal“ AC-Adapter verfügen über austauschbare Eingangsanschlüsse, um unterschiedliche AC-Netzspannungen aufnehmen zu können.

Adapter mit AC-Ausgängen können nur aus einem passiven Transformator bestehen (plus einige Dioden in Gleichstrom-Ausgangsadaptern) oder sie können Schaltmodi verwenden. Wechselstromadapter verbrauchen Strom (und erzeugen elektrische und magnetische Felder), auch wenn sie nicht an eine Last angeschlossen sind. Aus diesem Grund werden sie manchmal auch als „Elektrizitätsvampire“ bezeichnet und können an Steckdosenleisten angeschlossen werden, damit sie bequem ein- und ausgeschaltet werden können.

Programmierbare Stromversorgung
Ein programmierbares Netzteil ermöglicht die Fernsteuerung des Betriebs über einen analogen Eingang oder eine digitale Schnittstelle wie RS232 oder GPIB. Zu den kontrollierten Eigenschaften gehören Spannung, Strom und bei Wechselstrom-Ausgangsstromversorgungen die Frequenz. Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, einschließlich automatisierter Geräteprüfung, Überwachung des Kristallwachstums, Halbleiterherstellung und Röntgengeneratoren.

Programmierbare Stromversorgungen verwenden typischerweise einen integrierten Mikrocomputer zur Steuerung und Überwachung des Stromversorgungsbetriebs. Netzteile, die mit einer Computerschnittstelle ausgestattet sind, können proprietäre Kommunikationsprotokolle oder Standardprotokolle und Gerätesteuersprachen wie SCPI verwenden.

Unterbrechungsfreie Stromversorgung
Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) wird von zwei oder mehreren Quellen gleichzeitig mit Strom versorgt. Die Stromversorgung erfolgt normalerweise direkt über das Wechselstromnetz, während gleichzeitig ein Akku geladen wird. Sollte es zu einem Ausfall oder Ausfall des Netzes kommen, übernimmt die Batterie sofort, so dass die Last niemals unterbricht. Hier sollte sofort die Stromgeschwindigkeit innerhalb der Leiter definiert werden, die etwas der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Diese Definition ist wichtig, da die Übertragung von Hochgeschwindigkeitsdaten- und Kommunikationsdiensten eine Kontinuität / KEINE Unterbrechung dieses Dienstes aufweisen muss. Einige Hersteller verwenden einen Quasi-Standard von 4 Millisekunden. Bei Hochgeschwindigkeitsdaten ist jedoch selbst eine Zeit von 4 ms beim Übergang von einer Quelle zu einer anderen nicht schnell genug. Der Übergang muss vor der make-Methode in einer Pause erfolgen. Die USV, die diese Anforderung erfüllt, wird als echte USV oder Hybrid-USV bezeichnet. Wie viel Zeit die USV zur Verfügung stellt, hängt meistens von Batterien und in Verbindung mit Generatoren ab. Diese Zeit kann von einem Minimum von 5 bis 15 Minuten bis zu Stunden oder sogar Tagen reichen. Bei vielen Computerinstallationen reicht die Zeit für Batterien nur aus, um den Bedienern Zeit zu geben, das System ordnungsgemäß herunterzufahren. Andere USV-Schemata können einen Verbrennungsmotor oder eine Turbine verwenden, um während eines Stromausfalls Strom zu liefern, und die Zeitdauer der Batterie hängt dann davon ab, wie lange es dauert, bis der Generator online ist, und wie kritisch das bediente Gerät ist. Ein solches System findet sich in Krankenhäusern, Rechenzentren, Call Centern, Zellenstandorten und Telefonzentralen.

Hochspannungsversorgung
Eine Hochspannungsversorgung ist eine, die Hunderte oder Tausende von Volt ausgibt. Es wird ein spezieller Ausgangsstecker verwendet, der Lichtbogen, Isolationsbruch und versehentlichen Kontakt mit Personen verhindert. Verbinder mit Bundesstandard werden normalerweise für Anwendungen über 20 kV verwendet, obwohl andere Arten von Verbindern (z. B. SHV-Verbinder) bei niedrigeren Spannungen verwendet werden können. Einige Hochspannungsversorgungen bieten einen analogen Eingang oder eine digitale Kommunikationsschnittstelle, mit der die Ausgangsspannung gesteuert werden kann. Hochspannungs-Stromversorgungen werden üblicherweise zur Beschleunigung und Manipulation von Elektronen- und Ionenstrahlen in Geräten wie Röntgengeneratoren, Elektronenmikroskopen und fokussierten Ionenstrahlsäulen sowie in einer Vielzahl anderer Anwendungen, einschließlich Elektrophorese und Elektrostatik, verwendet.

Hochspannungs-Stromversorgungen legen typischerweise den Großteil ihrer Eingangsenergie an einen Wechselrichter an, der wiederum einen Spannungsvervielfacher oder einen Hochspannungswandler, einen Hochspannungstransformator oder beides (normalerweise einen Transformator, gefolgt von einem Multiplizierer) ansteuert, um Hoch zu erzeugen Stromspannung. Die Hochspannung wird durch den speziellen Steckverbinder aus der Stromversorgung geleitet und auch an einen Spannungsteiler angelegt, der ihn in ein Niederspannungsmesssignal umwandelt, das mit Niederspannungsschaltkreisen kompatibel ist. Das Messsignal wird von einem Regler mit geschlossenem Regelkreis verwendet, der die hohe Spannung durch die Steuerung der Eingangsleistung des Wechselrichters regelt, und es kann auch aus der Spannungsversorgung herausgeleitet werden, um es einer externen Schaltung zu ermöglichen, den Hochspannungsausgang zu überwachen.

Bipolare Stromversorgung
Eine bipolare Stromversorgung arbeitet in allen vier Quadranten der kartesischen Spannungs- / Stromebene, dh sie erzeugt positive und negative Spannungen und Ströme, um die Regelung aufrechtzuerhalten. Wenn sein Ausgang von einem analogen Signal mit niedrigem Pegel gesteuert wird, ist er effektiv ein Operationsverstärker mit niedriger Bandbreite mit hoher Ausgangsleistung und nahtlosen Nulldurchgängen. Diese Art von Stromversorgung wird üblicherweise verwendet, um magnetische Geräte in wissenschaftlichen Anwendungen zu betreiben.

Spezifikation
Die Eignung eines bestimmten Netzteils für eine Anwendung wird durch verschiedene Attribute des Netzteils bestimmt, die typischerweise in der Spezifikation des Netzteils aufgeführt sind. Zu den allgemein angegebenen Attributen für eine Stromversorgung gehören:

Eingangsspannungstyp (AC oder DC) und Bereich
Effizienz der Energieumwandlung
Die Menge an Spannung und Strom, die sie an ihre Last liefern kann
Wie stabil ist seine Ausgangsspannung oder Stromstärke bei unterschiedlichen Leitungs- und Lastbedingungen?
Wie lange kann sie ohne Nachfüllen oder Aufladen Energie liefern (gilt für Netzteile, die tragbare Energiequellen verwenden)
Betriebs- und Lagertemperaturbereiche

Häufig verwendete Abkürzungen für Netzteilspezifikationen:

SCP – Kurzschlussschutz
OPP – Überlastschutz
OCP – Überstromschutz
OTP – Übertemperaturschutz
OVP – Überspannungsschutz
UVP – Unterspannungsschutz

Wärmemanagement
Die Stromversorgung eines elektrischen Systems erzeugt tendenziell viel Wärme. Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Wärme wird vom Gerät abgeführt. Es gibt viele Möglichkeiten, die Wärme eines Netzteils zu verwalten. Die Arten der Kühlung lassen sich im Allgemeinen in zwei Kategorien einteilen – Konvektion und Leitung. Übliche Konvektionsverfahren zum Kühlen elektronischer Stromversorgungen umfassen einen natürlichen Luftstrom, einen erzwungenen Luftstrom oder einen anderen Flüssigkeitsstrom über die Einheit. Übliche Leitungskühlverfahren umfassen Wärmesenken, Kühlplatten und thermische Verbindungen.

Überspannungschutz
Netzteile sind häufig vor Kurzschluss oder Überlast geschützt, die das Netzteil beschädigen oder einen Brand verursachen können. Sicherungen und Leitungsschutzschalter sind zwei häufig verwendete Mechanismen zum Schutz vor Überlastungen.

Eine Sicherung enthält ein kurzes Drahtstück, das schmilzt, wenn zu viel Strom fließt. Dadurch wird die Stromversorgung effektiv von der Last getrennt und das Gerät funktioniert nicht mehr, bis das Problem, das die Überlastung verursacht hat, erkannt wird und die Sicherung ausgetauscht wird. Einige Netzteile verwenden eine sehr dünne Drahtverbindung, die als Sicherung eingelötet ist. Sicherungen in Netzteilen können vom Endbenutzer ausgetauscht werden, für Sicherungen in Verbrauchergeräten sind jedoch möglicherweise Werkzeuge erforderlich, um darauf zugreifen und wechseln zu können.

Ein Schutzschalter enthält ein Element, das eine Feder erwärmt, verbiegt und auslöst, die den Stromkreis abschaltet. Sobald das Element abgekühlt ist und das Problem erkannt wurde, kann der Unterbrecher zurückgesetzt und die Stromversorgung wiederhergestellt werden.

Einige Netzteile verwenden anstelle einer Sicherung eine im Transformator vergrabene thermische Abschaltung. Der Vorteil ist, dass für eine begrenzte Zeit mehr Strom entnommen werden kann, als das Gerät kontinuierlich liefern kann. Einige dieser Ausschnitte setzen sich selbst zurück, andere nur zum einmaligen Gebrauch.

Strombegrenzung
Einige Stromversorgungen verwenden eine Strombegrenzung, anstatt die Stromversorgung bei Überlastung abzuschalten. Die zwei verwendeten Arten der Strombegrenzung sind die elektronische Begrenzung und die Impedanzbegrenzung. Ersteres ist bei Labortisch-PSUs üblich, letzteres ist bei Lieferungen von weniger als 3 Watt üblich.

Ein Foldback-Strombegrenzer reduziert den Ausgangsstrom auf viel weniger als den maximalen Fehlerstrom.

Anwendungen
Stromversorgungen sind ein grundlegender Bestandteil vieler elektronischer Geräte und werden daher in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Diese Liste ist eine kleine Auswahl der vielen Anwendungen von Netzteilen.

Computers
Ein modernes Computer-Netzteil ist ein Schaltnetzteil, das Wechselstrom aus dem Netz in mehrere Gleichspannungen umwandelt. Schaltnetzteile ersetzten lineare Verbrauchsmaterialien aufgrund von Kosten-, Gewichts- und Größenverbesserungen. Die vielfältige Sammlung von Ausgangsspannungen hat auch stark unterschiedliche Anforderungen an die Stromaufnahme.

Elektrische Fahrzeuge
Elektrofahrzeuge sind Fahrzeuge, die auf die durch Stromerzeugung erzeugte Energie angewiesen sind. Ein Netzteil ist Teil der notwendigen Konstruktion zur Umwandlung von Fahrzeugbatterieleistung.

Schweißen
Beim Lichtbogenschweißen werden Metalle durch Schmelzen miteinander verbunden. Der Strom wird von einer Schweißstromversorgung geliefert und kann entweder Wechselstrom oder Gleichstrom sein. Das Lichtbogenschweißen erfordert hohe Ströme, typischerweise zwischen 100 und 350 Ampere. Einige Schweißarten können nur 10 Ampere beanspruchen, während bei einigen Anwendungen des Punktschweißens Ströme von bis zu 60.000 Ampere für extrem kurze Zeit verwendet werden. Schweißstromversorgungen bestanden aus Transformatoren oder Motoren, die Generatoren antreiben; Moderne Schweißgeräte verwenden Halbleiter und können eine Mikroprozessorsteuerung enthalten.

Flugzeug
Sowohl kommerzielle als auch militärische Avioniksysteme benötigen entweder eine DC-DC- oder AC / DC-Stromversorgung, um Energie in nutzbare Spannung umzuwandeln. Diese können im Interesse der Gewichtseinsparung oft bei 400 Hz arbeiten.

Automatisierung
Dies bezieht sich auf Förderbänder, Montagelinien, Barcodeleser, Kameras, Motoren, Pumpen, Semifab-Fertigung und mehr.

Medizinisch
Dazu gehören Beatmungsgeräte, Infusionspumpen, chirurgische und zahnärztliche Instrumente, Bildgebung und Betten.