Warum steigt beim Hochsetzsteller die Spannung mit D?

Die Drossel speichert die Energie den Anteil D der Periode und gibt sie den Anteil (1 − D) ab. Die Voltsekundenbilanz liefert V_out/V_in = 1/(1 − D): größeres D — kürzeres Abgabeintervall und höheres Übersetzungsverhältnis, solange Verluste und Lückbetrieb die Idealformel nicht ungültig machen.

Wann gilt beim Tiefsetzsteller V_out ≈ D·V_in nicht mehr?

Dieser Mittelwert gilt im idealen nichtlückenden Betrieb. Im Lückbetrieb, bei großem Widerstand des Kondensators oder merklichen Spannungsabfällen an Diode und Schalter weicht das Verhältnis von D ab.

Was zeigt die Welligkeitsskizze?

Die dreieckige Welligkeit von Drosselstrom und Kondensatorspannung über die Periode im Rahmen der Mittelwertbildung, nicht den vollständigen Einschwingvorgang. Höhere Frequenz oder größeres L und C — kleinere Amplitude bei gleicher Leistung.

Tiefsetz- und Hochsetzsteller

Ideale Mittelwerte im nichtlückenden Betrieb: Tiefsetzsteller V_out ≈ D·V_in, Hochsetzsteller V_out ≈ V_in/(1−D); Schaltung und qualitative Stromwelligkeit.

Zum Modell

Tiefsetzsteller und Hochsetzsteller für Gleichspannung im idealen nichtlückenden Betrieb: V_out ≈ D·V_in und V_out ≈ V_in/(1 − D); D ist das Tastverhältnis des Schalters. Die Mittelwerte folgen aus der Voltsekundenbilanz an der Drossel über die Schaltperiode. Schaltung und Welligkeitsskizze zeigen Drosselstrom und Kondensatorspannung. Schalter und Dioden sind ideal, der Drosselstrom erreicht nicht null, Serienwiderstand und Schaltverluste bleiben unberücksichtigt. Bei Lückbetrieb oder merklichen Spannungsabfällen an den Ventilen gelten die Mittelwertformeln nicht mehr.

Für wen: Leistungselektronik: Schaltwandler, Tastverhältnis, nichtlückender Drosselstrom.

Wichtige Begriffe

Tiefsetzsteller
Hochsetzsteller
Tastverhältnis
nichtlückender Betrieb
Voltsekundenbilanz
Stromwelligkeit der Drossel

So funktioniert es

Zwei ideale Stufen im nichtlückenden Betrieb: der Tiefsetzsteller liefert V_out ≈ D·V_in, der Hochsetzsteller V_out ≈ V_in/(1 − D); D ist das Tastverhältnis des Schalters. Den Mittelwert legt die Voltsekundenbilanz an der Drossel über die Periode fest. In der Schaltung: Schalter, Drossel, Diode und Kondensator; die Skizze zeigt die dreieckige Stromwelligkeit. Ideale Ventile, der Drosselstrom fällt nicht auf null, Verluste bleiben unberücksichtigt.

Wichtige Gleichungen

Buck: Vₒᵤₜ/Vᵢₙ = D

Boost: Vₒᵤₜ/Vᵢₙ = 1/(1−D)

Häufige Fragen

Warum steigt beim Hochsetzsteller die Spannung mit D?: Die Drossel speichert die Energie den Anteil D der Periode und gibt sie den Anteil (1 − D) ab. Die Voltsekundenbilanz liefert V_out/V_in = 1/(1 − D): größeres D — kürzeres Abgabeintervall und höheres Übersetzungsverhältnis, solange Verluste und Lückbetrieb die Idealformel nicht ungültig machen.
Wann gilt beim Tiefsetzsteller V_out ≈ D·V_in nicht mehr?: Dieser Mittelwert gilt im idealen nichtlückenden Betrieb. Im Lückbetrieb, bei großem Widerstand des Kondensators oder merklichen Spannungsabfällen an Diode und Schalter weicht das Verhältnis von D ab.
Was zeigt die Welligkeitsskizze?: Die dreieckige Welligkeit von Drosselstrom und Kondensatorspannung über die Periode im Rahmen der Mittelwertbildung, nicht den vollständigen Einschwingvorgang. Höhere Frequenz oder größeres L und C — kleinere Amplitude bei gleicher Leistung.

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