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3 Technik, Aufbau und Regelungstechnik
3.4 Wärmemanagement
sind die Wirkleistungsverluste im Kondensator. Flüssigelektrolyt-Kondensatoren haben
bauartbedingt einen höheren ESR als Festelektrolyt- und Keramikkondensatoren. Wird
ein Kondensator mit niedrigem ESR verwendet, besteht allerdings die Gefahr, dass
bei Laständerung oder Änderung der Eingangsspannung der Regelkreis anfängt zu
schwingen. Dies liegt an der zu hohen Güte des Eingangsfilters, die besonders bei
der Filterresonanzfrequenz dazu führt, dass die Ausgangsimpedanz des LC-Filters be-
tragsmäßig die Eingangsimpedanz des Schaltreglers übersteigt. Mit einem parallel zu
schaltenden Dämpfungsglied, bestehend aus einem Widerstand (R
d
) in Reihe zu einer
Kapazität (C
d
), wird die Güte des Eingangsfilters und damit das Ausgangsimpedanzma-
ximum reduziert. Berechnet wird der Dämpfungswiderstand (R
d
) wie folgt:
L
f
C
f
R
d
=
(3.4)
Die Kapazität des Dämpfungskondensators sollte ein Vielfaches der des Filterkonden-
sators betragen. In der Praxis wird ein Wert gemäß der folgenden Vorlage gewählt:
5 ∙ C
f
≤ C
d
≤ 10 ∙ C
f
(3.5)
Alternativ kann ein einzelner Elektrolytkondensator verwendet und anstelle des Dämp-
fungsgliedes parallel zum Filterausgang geschaltet werden. Die Filterspule wird aus
Sicht der Spannungsversorgung vor dem Filterkondensator platziert. Ist die Versor-
gungsnetzimpedanz eher hochohmig, kann ein weiterer Filterkondensator vor der Spule
notwendig sein (Π-Filter).
3.3.2 Ausgangsfilter
Die MagI³C Power Module der Würth Elektronik weisen am Ausgang eine sehr geringe
kleine Spannungswelligkeit auf und aus diesem Grund ist ein Ausgangsfilter im
Normalfall nicht notwendig. Bei Applikationen zur Versorgung von sensiblen A/D-
Wandlern, Sensorleitungen, analogen Schaltkreisen oder Funkmodulen kann jedoch
ein Ausgangsfilter die Restwelligkeit auf ein Minimum reduzieren bzw. harmonische
Schwingungen unterdrücken. Die Dimensionierung des Filters kann, wie bereits bei
dem LC-Eingangsfilter beschrieben, erfolgen. Eine zusätzliche Dämpfung des Filters ist
an dieser Stelle nicht notwendig.
3.4 Wärmemanagement
Bei Spannungswandlern führen unter anderem Schaltverluste sowie Spannungsabfälle
an den Bauteilen (Bauteiletoleranz beachten) zu einem Leistungsverlust. Diese werden
innerhalb der Schaltung in Wärme umgewandelt und hat im Zusammenspiel mit der
Umgebungstemperatur einen großen Einfluss auf die Lebensdauer eines Schaltreglers
und somit auch auf die Anwendung der Elektronikkomponente. Daher muss, wie be-
reits im Kapitel 3.2 beschrieben, für eine angemessene Wärmeabfuhr gesorgt werden.
Ausgangsfilter