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% todo Bild von Spannungswandlervarianten
Einen Spannungswandler benötigen wir immer dann, wenn wir eine Spannung umwandeln müssen. In unserem Hobby kann das z.B. eine 5 V Spannung für einen Microcontroller aus 13,8 V sein oder aus einer Batterie mit 12 V eine Versorgungsspannung für einen Laptop mit 19 V zu generieren. Hierbei sprechen wir von DC/DC Wandlern als Step-UP (Hochsetzsteller) oder Step-DOWN (Tiefsetzsteller).
Durch die Spannungswandlung entstehen auch Verluste. Das Verhältnis der abgegebenen Leistung zur zugeführten Leistung nennt man Wirkungsgrad. Dieser berechnet sich aus \eta=\frac{{P}_{AB}}{{P}_{ZU}}.
Ein Spannungswandler setzt {U}_{IN} = 12 V auf {U}_{OUT} = 5 V um. Er nimmt {I}_{IN} = 2 A auf und gibt {I}_{OUT} = 3 A ab. Wie groß ist sein Wirkungsgrad? Dazu benötigen wir die Leistungen {P}_{ZU} und {P}_{AB}. Diese berechnen sich wie bereits gelernt mit {P} = {U} \cdot {I}.
In unserem Beispiel also wie folgt:
{P}_{ZU} = {U}_{IN} \cdot {I}_{IN} = {12} V \cdot {2} A = {24} W
{P}_{AB} = {U}_{OUT} \cdot {I}_{OUT} = {5} V \cdot {3} A = {15} W
somit ergibt sich:
\eta=\frac{{P}_{AB}}{{P}_{ZU}} = \frac{{15}{W}}{{24}{W}} = 0,625
Um nun \eta in % anzugeben, wird \eta \cdot 100 \% genommen und somit ist der Wirkunggrad \eta = 62,5 \%
[question:AB213] [question:AB214] [photo:299:StepUpDownWandler: Abwärts- (Buck) Aufwärts- (Boost) Wandler] Dieser Buck-Boost Converter kann von 0,5 V bis 25 V am Ausgang eingestellt werden. Die maximale Leistung beträgt 25 W. Da der Wirkungsgrad sehr hoch ist, kommen die Schalttransistoren ohne Kühlkörper aus. Die Betriebsart Abwärtswandler (Step Down = Buck Mode) oder Aufwärtswandler (Step Up = Boost Mode) kann mit dem rechten Minischalter aktiviert werden. [photo:300:StepUpWandler: Aufwärtsspannungswandler von 7,2 V auf 24 V]
Lösungshilfe AB 214: 80 %