Die Bedeutung von Schaltnetzteilen in der modernen Technik

Was macht ein Schaltnetzteil?

Ein Schaltnetzteil kann in einem elektronischen Gerät auf vielfältige Weise eingesetzt werden. Es dient immer dazu, eine Spannung in eine andere zu wandeln. Ein gutes Beispiel ist ein Handyladegerät: Es wandelt die Netzspannung, die eine Wechselspannung mit 230V ist, in eine Kleinspannung von 5V um, mit der das Handy geladen werden kann. Aber auch an anderen Stellen kommen Schaltnetzteile zum Einsatz: In einem PC muss die Akkuspannung auf eine sehr niedrige Spannung umgesetzt werden, die den Kern des Hauptprozessors versorgt. Hierfür kommt ein Abwärtswandler zum Einsatz, der einen hohen Strom liefern kann.

Ein Schaltnetzteil wandelt also immer eine Spannung in eine andere um. Der Wirkungsgrad ist dabei sehr gut, nur ein geringer Teil der umgewandelten Energie wird in Wärme umgewandelt. Viele Schaltnetzteile erreichen einen Wirkungsgrad von über 90%. Andere Netzteile, die nach einem anderen Prinzip funktionieren, haben dabei einen viel schlechteren Wirkungsgrad und benötigen dabei meistens auch mehr Platz im Gerät. Deshalb wird ein Schaltnetzteil inzwischen meist gegenüber anderen Netzteilformen bevorzugt.

Wo findet man Schaltnetzteile?

Ein paar Beispiele für die Verwendung von Schaltnetzteilen wurden oben schon erwähnt. Fakt ist, dass diese kleinen Elektronikkomponenten meistens versteckt und völlig unauffällig ihren Dienst verrichten, da sie nur eine Hilfsfunktion für die eigentliche Anwenderfunktion darstellen. Jeder kennt natürlich sein Handy- oder Laptopladegerät, aber selbst im Handy sind noch mehrere Schaltnetzteile verbaut, die verschiedene Spannungen für die vielen Funktionen im Handy bereitstellen. Der Anwender soll sich um solche Dinge natürlich keine Gedanken machen müssen, sondern nur von der Gesamtfunktion profitieren. Trotzdem würde es ohne diese kleinen Helfer der Elektronik nur wenige dieser tollen Funktionen geben, von denen jeder Handy-, Tablet- oder PC-Nutzer profitiert.

Wie funktioniert ein Schaltnetzteil?

Je nach verfügbarer und benötigter Spannung, Strom und anderen Anforderungen können Schaltnetzteile ganz unterschiedlich aufgebaut werden. Es gibt nicht eine Art Schaltnetzteil, sondern sehr viele und der Entwickler einer Elektronikbaugruppe muss sich mit vielen verschiedenen sogenannten Topologien auskennen, um immer die optimale Topologie auswählen können. Ein Schaltnetzteil verfügt meist über einen Regler, der dafür sorgt, dass die Ausgangsspannung immer stabil ist. Es gibt sehr viele verschiedene Arten der Schaltnetzteilregelung. Dieser Regler steuert ein Schaltelement an, das die Eingangsspannung in irgendeiner Form zu einer getakteten Wechselspannung umwandelt. Über eine Reihe von passiven Komponenten wird diese Wechselspannung in die gewünschte Ausgangsspannung umgewandelt. Durch die Integration der Reglerkomponenten und der Schaltelemente können sehr kompakte Schaltnetzteile gebaut werden, die man dann überall in Elektronikkomponenten finden kann.

Schaltnetzteile in der Energiewende

Ohne Schaltnetzteile wären also die meisten technologischen Neuerungen der letzten Jahrzehnte undenkbar. Sie spielen zudem auch in der aktuellen Energiewende eine besondere Rolle: Insbesondere alternative Energien wie Windkraft und Solarenergie wären ohne sie kaum nutzbar. Solarwechselrichter sind im Prinzip umgedrehte Netzteile; sie speisen also Energie in das Netz, anstatt ihm Energie zu entnehmen. Das Wirkprinzip ist jedoch das gleiche. Ähnliche Technologien werden auch bei Windrädern eingesetzt, um die Energie vom Generator in Strom umzuwandeln.

Und auch beim Energietransport spielen Schaltwandler eine gewisse Rolle: Hochspannungsgleichstromübertragungsstrecken (kurz: HGÜ) wandeln eine Wechselspannung in eine sehr hohe Gleichspannug, die sich kostengünstiger übertragen lässt, um.