Ratgeber
DC-DC-Spannungswandler sind Gleichspannungswandler, die eine angelegte Gleichspannung in höhere, niedrigere oder invertierte Spannungsniveaus konvertieren. Die Ausgangsspannung hinter dem Gleichspannungswandler kann eine geregelte oder ungeregelte Gleichspannung sein. Bei komplexeren DC-DC-Convertern besteht die Möglichkeit, die Eingangsspannung aus Sicherheitsgründen von der Ausgangsspannung zu isolieren.
Im Englischen heißen diese Spannungswandler DC-DC-Converter, wobei DC direct current, also Gleichspannung meint. DC-DC-Wandler für die Generierung hoher Ausgangsspannungen werden auch als Transverter bezeichnet. In der Energie- und Antriebstechnik findet sich der Begriff Gleichstromsteller für die Spannungswandler.
DC-DC-Wandler zählen zu den Stromrichtern. Sie wandeln Gleichspannung am Eingang in Gleichspannung am Ausgang. Die Umwandlung von Gleichspannung erfolgt im Spannungswandler DC/DC durch elektronische Schalter und durch Energiespeicher.
Realisiert wird dieser Vorgang über die Induktivität einer Spule im Bauteil.
Zur Wandlung stehen drei Optionen zur Verfügung:
- Erhöhung der Spannung: Es kann eine höhere Spannung aus der Stromquelle in eine niedrigere für die Speisung eines elektronischen Geräts gewandelt werden.
- Verringerung der Spannung: Alternativ kann eine niedrigere Spannung in eine höhere Ausgangsspannung für die elektrischen Verbraucher hinter dem DC-DC-Converter gewandelt werden.
- Inversion der Spannung: Auch das Invertieren der Stromspannung ist als Wandlung möglich. Es bedeutet, dass der Stromfluss seine Polarität ändert.
Manche Gleichspannungswandler sind als Schaltnetzteil geeignet, können also mehrere Werte als konstante Ausgangsspannungen erzeugen oder mit unterschiedlichen Eingangsspannungen betrieben werden. Bei DC-DC-Wandler mit weniger komplexem Aufbau steht nur eine Wandlungsoption zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung zur Verfügung.
Es werden nicht isolierte und isolierte Gleichspannungswandler unterschieden.
- Nicht isolierte Gleichspannungswandler nehmen keine Trennung zwischen Eingängen und Ausgängen vor, der Strom fließt einfach hindurch. Ihr Vorteil liegt in der kostengünstigen Produktion. Sie werden für kleinere Spannungswandlungen verwendet.
- Isolierte Gleichspannungswandler haben eine hohe Isolationsspannung und können Eingangs- und Ausgangsspannung potentialfrei verbinden, also galvanisch trennen. Sie werden aus Sicherheitsgründen bei hohen Strömen, großen Spannungsnivellierungen oder für empfindliche Bauteile verwendet.
Hinweis: Beim Einsatz von Gleichspannungswandlern kann durch die Umformung von Energie eine Wärme entstehen. Achten Sie auf ausreichende Luftzirkulation und positionieren Sie Schaltnetzteile und andere Spannungsregler nicht in der Nähe von wärmeempfindlichen Bauteilen.
Gleichspannungswandler kommen dort zum Einsatz, wo die eine Gleichspannung am Eingang nicht zur Versorgung nachfolgender elektrischer Verbraucher passt. DC-DC-Wandler finden sich oft in fertigen Netzteilen für Geräte wie PCs, Notebooks, Smartphones, Radios und andere kleine elektronische Geräte.
Diese sind meist für den Innenbereich ausgelegt, da sie im Kontakt mit Regenwasser und anderen Witterungseinflüssen nicht ausreichend isoliert sind.
In industriellen Anwendungen werden Gleichspannungswandler zur Versorgung elektronischer Baugruppen wie Anzeigesystemen, Boards und Prozesssteuerungen verwendet. Zudem werden Gleichspannungswandler bei der Stromversorgung durch Batterien verwendet, zum Beispiel in Kraftfahrzeugen. Hier haben sie gegenüber Linearnetzteilen als Vorteile einen höheren Wirkungsgrad und geringere Wärmeentwicklung, was sich positiv auf die Lebensdauer der Batterie auswirkt.
In unserem Shop finden Sie DC-DC-Wandler für den stationären oder für den mobilen Einsatz. Außerdem wird bei spezifischen Gleichspannungswandlern unterschieden zwischen solchen für den Innenbereich, Kfz und LKW.
Sicherheitshinweis: Benutzen Sie Gleichspannungswandler nur gemäß den Vorgaben der Hersteller. Diese finden Sie in den jeweiligen Produktdatenblättern. Dort finden Sie auch Angaben zur Eignung für bestimmte Einsatzzwecke. Ein unsachgemäßer Gebrauch oder falscher Einbau kann zu Schäden und erheblichem Verletzungsrisiko führen.
Anschluss/ Ausgang
Im Filter Ausgang können Sie zwischen verschiedenen Anschlussoptionen für elektronische Geräte wählen. Der bezeichnete Ausgang ist der, an dem nachfolgende Geräte mit der Ausgangsspannung aus dem Gleichspannungswandler verbunden werden. Gängige Anschlüsse für Gleichspannungswandler sind beispielsweise Flachstecker, Hohlstecker, Klinkenstecker, Zigarettenanzünder-Stecker für KFZ-Bedarf, Schraubklemmen, Anschlussbolzen, Kabel, USB & Mini-USB.
Eingangsspannung
Die Eingangsspannung ist die Versorgungsspannung, die am Eingang des Gleichspannungswandlers angeschlossen wird. Es finden sich bei den verschiedenen Gerätetypen für die Spannungswandlung häufig typische Spannungswerte von Batterien wie 12 V (PKW) und 24 V (LKW). Aber auch für höhere Spannungen bis 80 V werden Sie in unserem Shop fündig.
Zur Erinnerung: Wichtig ist, dass es sich bei der Eingangsspannung um Gleichspannung handelt!
Ausgangsspannung
Die Ausgangsspannung ist die Spannung, die der Gleichspannungswandler aus der Eingangsspannung generiert und an nachfolgende Geräte weitergibt. In der Praxis ist sie häufig niedriger als die Eingangsspannung. Gleichschaltungswandler mit Schaltfunktion können unterschiedliche Niveaus an der Ausgangsseite erzeugen. In unserem Shop finden Sie Gleichspannungswandler für Ausgangsspannungen zwischen 1,5 V und 12 V.
Ausgangsstrom (max.)
Neben dem Spannungsniveau ist auch eine Begrenzung des Stromfluss für den Betrieb angeschlossener Geräte hinter dem Gleichspannungswandler relevant, denn empfindliche Bauteile nehmen bei zu hohem Stromfluss Schaden. Verfügbar sind Gleichspannungswandler mit Stromflüssen am Ausgang von maximal 0,7 bis maximal 45 Ampere.
Hinweis: Achten Sie aus Sicherheitsgründen bei allen elektronischen Komponenten in Ihrem Stromkreislauf auf die maximal zulässigen Ampere-Werte für den Stromfluss.
Fragen und Antworten
Wieso dürfen Spannungswandler DC/DC nicht direkt an eine normale Steckdose angeschlossen werden?
Gleichspannungswandler benötigen Gleichspannung. Aus der Steckdose hingegen fließt Wechselspannung, die zu Kurzschlüssen und Schäden an allen Komponenten im Schaltkreis führen kann, wenn der Gleichspannungswandler fälschlich mit Wechselspannung gespeist wird. Vor dem Gleichspannungswandler muss eine Gleichrichtung des Stroms von Wechselspannung in Gleichspannung erfolgen. Dies gelingt mittels AC/DC-Wandlern, wobei AC ambivalent current, also Wechselspannung, und DC direct current, die Gleichspannung, bezeichnet. Verschiedene AC-DC-Wandler als Gleichrichter finden Sie hier in unserem Shop!
Wie gelingt es hinter dem Gleichspannungswandler erneut Wechselspannung für den Betrieb von elektrischen Geräten zu erzeugen?
Soll die Gleichspannung erneut in Wechselspannung umgeformt werden, kommen Wechselrichter zum Einsatz.