Schaltnetzteile
Aufgaben zur Vorlesung von Prof. Schmidt-Walter, FH Darmstadt


Anhang: Datenblätter


  1. Aufgabe: Gleichrichter
  2. 010417a.png

    Für das 230V/50Hz-Netz haben wir ermittelt, daß der Siebelko hinter einer Brückengleichrichtung mit 1µF/W bemessen wird.

    1. Geben Sie eine entsprechende Maßzahl für 115V/50Hz an!
    2. Geben Sie eine entsprechende Maßzahl für 115V/60Hz an!


  3. Aufgabe: Abwärtswandler
  4. Ein Abwärtswandler soll bei einer Eingangsspannung von 10 bis 40V am Ausgang 5V, 5A bereitstellen. Die Schaltfrequenz soll 30kHz betragen. Die Welligkeit des Drosselstromes soll in keinem Fall höher als 1A werden.
    010417b
    1. In welchem Bereich liegt das Tastverhältnis?
    2. Wie hoch ist der maximale Transistorstrom?
    3. Welchen maximalen Strom führt die Diode?
    4. Berechnen Sie die notwendige Drosselinduktivität.
    5. Stellen Sie die Spannung U1, UL, IL und ID bei Ue=20V in einen Diagramm dar.


  5. Aufgabe: Abwärtswandler
  6. In einem Abwärtswandler messen Sie mit einem Oszilloskop den Strom IL und die Spannung U1.

    010417c
    Bestimmen Sie
    1. die Schaltfrequenz f,
    2. die Ausgangsspannung Ua,
    3. die Eingangsspannung Ue,
    4. die Induktivität L,
    5. den Ausgangsstrom Ia,
    6. den Eingangsstrom Ie
    7. die Ausgangsleistung Pa und
    8. die Eingangsleistung Pe


  7. Aufgabe: Abwärtswandler
  8. Ein Abwärtswandler soll bei einer Eingangsspannung von Ue= 10 ... 20V am Ausgang 5V, 1A bereitstellen. Die Schaltfrequenz soll 50kHz betragen. Die Welligkeit des Drosselstromes soll maximal 40% des Ausgangsstromes betragen.

    010417d
    1. In welchem Bereich liegt das Tastverhältnis?
    2. Berechnen Sie die notwendige Drosselinduktivität L.
    3. Stellen Sie die Spannung U1, UL und IL bei Ue=10V, Ia=1A in einen Diagramm dar.
    4. Wie groß muß der Ausgangsstrom mindestens sein, damit der Wandler nicht in den lückenden Betrieb kommt?


  9. Aufgabe: Abwärtswandler
  10. An einem Abwärtswandler wurden mit einem Oszilloskop IL und U1 gemessen:
    010419a
    1. Wie groß ist die Eingangsspannung Ue und die Ausgangsspannung Ua?
    2. Welche Schaltfrequenz f liegt vor?
    3. Welchen Wert hat die Induktivität L?
    4. Wie groß ist der Eingangsstrom Ie und der Ausgangsstrom Ia?


  11. Aufgabe: Aufwärtswandler
  12. Ein Aufwärtswandler soll bei einer Eingangsspannung von 5V am Ausgang 12V, 0.5A bereitstellen. Die Schaltfrequenz soll 50kHz betragen. Der Aufwärtswandler soll im Nennbetrieb im gerade nicht lückenden Betrieb arbeiten.
    010419b
    1. Mit welchem Tastverhältnis läuft der Transistor?
    2. Wie hoch ist der maximale Transistorstrom?
    3. Welchen maximalen Strom führt die Diode?
    4. Berechnen Sie die notwendige Drosselinduktivität L.
    5. Stellen Sie die Spannung U1, UL, IL in einen Diagramm dar.


  13. Aufgabe: Aufwärtswandler
  14. In einem Aufwärtswandler messen Sie mit einem Oszilloskop den Strom IL und die Spannung U1.
    010419c
    Bestimmen Sie
    1. die Schaltfrequenz f,
    2. die Ausgangsspannung Ua,
    3. die Eingangsspannung Ue,
    4. die Induktivität L,
    5. den Ausgangsstrom Ia,
    6. den Eingangsstrom Ie,
    7. die Ausgangsleistung Pa und
    8. die Eingangsleistung Pe.


  15. Aufgabe: Aufwärtswandler
  16. An einem Aufwärtswandler wurden mit einem Oszilloskop I1 und UDS gemessen:
    010419d
    1. Wie groß ist die Eingangsspannung Ue und die Ausgangsspannung Ua?
    2. Welche Schaltfrequenz f liegt vor?
    3. Welchen Wert hat die Induktivität L?
    4. Wie groß ist der Eingangsstrom Ie und der Ausgangsstrom Ia?


  17. Aufgabe: Sperrwandler
  18. Ein Sperrwandler soll bei einer Eingangsspannung von Ue= 270 ... 360V am Ausgang 200V, 100mA bereitstellen. Die Schaltfrequenz soll 50kHz betragen. Bei niedrigster Eingangsspannung (270V) soll das Tastverhältnis t1/T=0.5 betragen und der Strom gerade nicht lücken. Der Wirkungsgrad sei η=1.
    010419e
    1. Zeichnen Sie den Strom I1 und die Spannung UDS bei Ue=270V in einem Diagramm und geben Sie wesentliche Werte an.
    2. Berechnen Sie die notwendige primäre Trafoinduktivität L1 und das Windungszahlenverhältnis N1/N2.
    3. Bei welcher Eingangsspannung entsteht die maximale Spannung UDSmax am Transistor und wie groß ist diese?
    4. In welcher Bertiebsart (lückend oder nicht lückend) arbeitet der Wandler bei Ue=360V?


  19. Aufgabe: Sperrwandler
  20. Ein Sperrwandler für ein Fernsehgerät soll 5V/1A ,+/-15V, 0.5A und 300V/0.4A erzeugen. Die Schaltfrequenz soll 40kHz betragen.
    010419f
    1. Wählen Sie einen geeigneten Wert für C.
    2. Der Sperrwandler soll bei minimaler Spannung Uemin im gerade nicht lückenden Betrieb laufen. Berechnen Sie einen geeigneten Wert für die primäre Induktivität L1 unter der Annahme, daß der Wirkungsgrad η = 0.75 sein wird.
    3. Wählen Sie einen geeigneten ETD-Kern, wobei Bmax = 0,3T nicht überschritten werden soll und berechnen Sie alle Windungszahlen.
    4. Welche maximale Spannung tritt am Transistor auf?


  21. Aufgabe: Sperrwandler
  22. An einem Sperrwandler (Ue=300V, Ua=15V) wurden mit einem Oszilloskop I1 und UDS gemessen:
    010419h
    Berechnen Sie unter der Annahme, daß der Wirkungsgrad des Sperrwandlers η=1 betrage:
    1. Die primäre Transformatorinduktivität L1.
    2. Das Windungszahlenverhältnis N1/N2.
    3. Den Ausgangsstrom Ia.


  23. Aufgabe: Sperrwandler
  24. An einem Sperrwandler (Ua=300V, Ia=150mA) wurden mit einem Oszilloskop I1 und UDS gemessen:
    010419g
    1. Wie groß ist die Eingangsspannung Ue?
    2. Welchen Wert hat die primäre Transformatorinduktivität L1?
    3. Welches Windungszahlenverhältnis N1/N2 liegt vor?
    4. Welchen Wirkungsgrad η hat die Schaltung?


  25. Aufgabe: Speicherdrossel
  26. Wählen Sie einen ETD-Kern für eine Drossel 1mH / 5A und berechnen Sie die Windungszahl. Welche maximale Flußdichte entsteht im Kern?


  27. Aufgabe: Speicherdrossel
  28. Welche maximale Induktivität können Sie für einen Strom von 3A mit einem ETD44-Kern erzeugen, wenn die maximale Flußdichte Bmax höchstens 0.3T betragen darf?


  29. Aufgabe: Speicherdrossel
  30. Folgende Drossel sei gegeben: Ferritkern ETD44, Luftspalt δ=1mm, N=40
    1. Welche Induktivität L hat die Drossel?
    2. Bei welchem Strom Imax wird die maximal zulässige magnetische Flußdichte von 0,3T erreicht?
    3. Wieviele Windungen N* sind maximal zulässig, wenn der maximale Strom 6A beträgt und die maximale magnetische Flußdichte von 0,3T dabei nicht überschritten werden soll?


  31. Aufgabe: Speicherdrossel
  32. Berechnen Sie eine Drossel L=1mH für einen Strom von I=3A. Die magnetische Flußdichte von Bmax=0.3T soll auf keinen Fall überschritten werden.
    1. Wählen Sie einen geeigneten ETD-Kern und berechnen Sie die notwendige Windungszahl N.
    2. Welche maximale Induktivität können Sie mit Ihrem gewählten Kern erreichen, ohne die obengenannte Flußdichte von Bmax=0.3T bei I=3A zu überschreiten?


    Anhang: Datenblätter


    ETD 29

    ETD 34

    ETD 39

    ETD 44

    ETD 49

    ETD 54

    ETD 59

    Lösungen: