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DC/DC-Wandler, Wechselrichter

 

wird auch als Gleichstromwandler bezeichnet. Die Abkürzung DC steht für direct current (Gleichstrom). In einem Wechselrichter wird die Eingangsspannung in eine ungeregelte oder geregelte Gleichspannung umgewandelt...

 

    

Was sind DC/DC-Wandler?

Ein DC/DC-Wandler wird auch als Gleichstromwandler bezeichnet. Die Abkürzung DC steht für direct current (Gleichstrom). In einem Wechselrichter wird die Eingangsspannung in eine ungeregelte oder geregelte Gleichspannung umgewandelt. Dadurch können am Ausgang des DC/DC-Konverters höhere, niedrigere und invertierte Ausgangsspannungen erzeugt werden. Invertieren bedeutet, dass die Wellenlänge (Sinuskurve) einer Spannung umgekehrt wird. Ein Vorteil der DC/DC-Wandler ist, dass Spannungen mit minimalen Verlusten umgewandelt werden können.

Die Wechselrichter können unter anderem die Batteriespannung eines Fahrzeugs in eine höhere Gleichspannung umwandeln. Photovoltaikanlagen werden mit Wandlern zusammengeschaltet, um die aufgenommenen Energien in verwendbare Ausgangsspannungen zu konvertieren. DC/DC-Wandler finden auch in Workstations und leistungsstarken Servern Anwendung. Um die CPU mit ausreichend Strom von einem 12V-Netzteil zu versorgen, wird ein Wechselrichter unmittelbar vor die CPU geschaltet. Dadurch erhält der Prozessor die benötigten Amperestärken für einen reibungslosen Betrieb.

Wichtige Kenngrößen eines Wandlers sind die Eingangsspannung, die Spannungsfestigkeit zwischen Aus- und Eingang, Kurzschluss-, Überspannungs- und Temperaturschutz, die Abschirmung gegen Störsignale, die Ausgangsspannung und der Wirkungsgrad.

Spannungsfestigkeit zwischen Ein- und Ausgang
     Die Spannungsfestigkeit gibt die maximale Spannung an, mit welcher aktive und passive Bauteile betrieben werden können.
 
Wirkungsgrad:
     Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis der zugeführten Energie zur nutzbaren Energie.
 
Schutzmaßnahmen:
     Überspannungs-, Temperatur- und Kurzschlussschutzmaßnahmen und die Abschirmung gegenüber Störsignalen müssen bei jedem DC/DC-Wandler berücksichtigt werden. Je nach         Anwendungsbereich unterscheiden sich die Kennzahlen der einzelnen Schutzmechanismen.
 
Ein- und Ausgangsspannung:
    Je nach Bauart kann die Ausgangsspannung kleiner, größer oder gleich der Eingangsspannung sein.

Insolierte oder nicht isolierte Gleichspannungswandler?

Nicht isolierte Wandler werden häufig bei Spannungsumwandlungen verwendet. Sie sind eine kostengünstigere Option für viele Anwendungen. Der Nachteil nicht isolierter Wandler ist, dass sie keine gehobenen Schutzmaßnahmen gegenüber großen Eingangsspannungen bieten. Nicht isolierte Wechselrichter sind:

Ab- und Aufwärtswandler

Inverswandler

Ladungspumpen oder Schaltkondensatorwandler

Isolierte Wandler verfügen über eine hohe Isolationsspannung und Schutzmaßnahmen gegenüber hohen Eingangsspannungen. Meist werden für einen isolierten Wandler mehrere Bauteile benötigt, die sich auf die Anschaffungskosten auswirken. Isolierte Wechselrichter sind:

Sperrwandler

Eintakt- und Gegentaktflusswandler

Resonanzwandler

Halb- und Vollbrückenwandler

Welche Wechselrichter gibt es?

Wechselrichter verfügen über mehrere Anschlussmöglichkeiten. Unterschieden werden:

Wechselrichter für Zigarettenanzünder

Wandler für einen festen Einbau

Wandler für den professionellen Einsatz, beispielsweise in der Medizin-Technik

DC/DC Kfz-Wandler

Die Wechselrichter für den Kfz-Bereich sind praktische Begleiter für Vielreisende und vor allem für Gewerbetreibende, die oft mit Notebooks und Auswertungswerkzeugen im Außendienst arbeiten. In Rettungsfahrzeugen sind Gleichspannungswandler ein unverzichtbares Werkzeug für alle mitgeführten Geräte.

Mit einer herkömmlichen Spannung von 12V oder 24V können netzgespeiste Geräte unmöglich betrieben werden. Bei dem Versuch, ein Gerät mit niedriger Spannung zu betreiben, können Schäden entstehen. Die Kfz-Wechselrichter erzeugen aus der 12V- und 24V-Gleichspannung die benötigte Betriebsspannung für netzgespeiste Endgeräte. Der Wechselrichter ist quasi eine mobile Steckdose.

DC/DC-Kfz-Wandler sind in mehreren Leistungsklassen erhältlich. 

Kaufkriterien für den richtigen Wandler

Wo wird der Wechselrichter verwendet?

Die Bauformen der Kfz-Wandler ermöglichen einen flexiblen Einsatz im Fahrzeug. Montierfähige Wechselrichter können unauffällig im Kofferraumbereich des Fahrzeugs angebracht werden. Die kompakten Größen der Wandler schränken den Stauraum in der Regel nicht ein. Der Anschluss erfolgt an der Autobatterie. Die erforderlichen Kabel und Widerstände müssen in der Regel als Zubehör erworben werden. Bei häufiger Verwendung des Wandlers empfiehlt sich die Anschaffung einer Zweitbatterie, um unerwartete Ausfälle am Kraftfahrzeug zu verhindern.

Welcher Ausgang wird benötigt?

Vor dem Kauf muss klar sein, welcher Ausgang benötigt wird. Wechselwandler bieten eine große Auswahl an Anschlüssen an. Hohlstecker, Anschlussbolzen und Flachstecker gehören zu den gängigen Ausgängen. 

Welcher Ausgangsstrom wird benötigt und welche Eingangsspannung wird genutzt?

Vorab müssen alle Geräte auf die benötigte Stromstärke geprüft werden. Sollen mehrere Geräte mit unterschiedlichen Stärken betrieben werden, lohnt sich ein Blick auf umschaltbare Wechselrichter. Viele Wandler verfügen über einen einzigen Ausgangsstrom und sind deshalb in verschiedenen Stärken erhältlich. Die Eingangsspannung muss an die technischen Eigenschaften angepasst werden. Wird eine Spannungsquelle von 12V verwendet, muss die Eingangsspannung ebenfalls 12V auf dem Datenblatt aufweisen.

Welches Zubehör ist im Lieferumfang enthalten?

Häufig werden Wandler einzeln oder nur mit wenigen Extras geliefert. Schrauben und eine Bedienungsanleitung gehören zu den Standardrequisiten im Lieferumfang. Alle benötigen Anschlusskabel, Widerstände, Umschaltstationen, Steckverbinder und Fernbedienungen müssen separat als Zubehör erworben werden.

FAQ – Häufig gestellte Fragen zu DC/DC-Wandlern und Wechselrichtern

Was muss bei einem Dauereinsatz beachtet werden?

Ausreichende Schutzmaßnahmen müssen beachtet werden:

Thermischer Schutz mithilfe von Lüftern und einer geeigneten Montageoberfläche

Überspannungsschutz

Unterspannungsabschaltung zum Schutz der Batterie vor Entladung

Schutz gegen Verpolung und Kurzschlüsse, wenn das Endgerät oft entfernt wird

Prüfung der Lichtmaschine und Kfz-Batterie auf Leistung und Qualität. Je größer der Wandler, desto mehr Leistung wird benötigt.

Können mehrere Geräte gleichzeitig verwendet werden?

Ja. Mit Wechselrichtern können zeitgleich mehrere Geräte zuverlässig und ohne Probleme verwendet werden. Um sicherzustellen, dass diese Funktion möglich ist, sollte der Wechselrichter über etwas mehr Dauerleistung verfügen als notwendig. Die Spitzenleistung ist zweitrangig für den dauerhaften Betrieb mehrerer Endgeräte.

Wechselrichter-Zubehör

Mit Wechselrichter-Zubehör können die Einsatzmöglichkeiten und die Handhabung der Wechselrichter angepasst und erweitert werden. Für die Installation in einem Kraftfahrzeug ist die Nutzung einer Kfz-Halterung sinnvoll. Sie trennt den DC/DC-Konverter vom Stoff des Fahrzeugs und unterstützt eine geregelte Temperaturableitung. Zudem ist die Montage mithilfe einer Halterung einfacher. 

Kabelsätze bilden die Verbindung zur Autobatterie. Es muss zwingend darauf geachtet werden, wie stark die Ein- und Ausgangsleistung des Wechselrichters ist. Je höher die Leistung, desto dicker sollten die Kabel und die Widerstände ausfallen.

Weiteres Zubehör sind Bedienungshilfen für eine Fernsteuerung und Visualisierungshilfen für einen Überblick über alle Funktionen und Werte. Eine Vorrangschaltung bietet konventionelle Anschlüsse wie Steckdosen und eine Schutzfunktion für die Kfz-Batterie. Nicht alle Vorrangschaltungen sind für dieselbe Leistung ausgelegt. Für den normalen Gebrauch reicht eine Leistung von bis zu 2300 Watt, um alle nötigen Geräte nutzen zu können. 

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