Schakelende gelijkrichter

GREEN Rectifiers maken voedingen nog zuiniger

Groene voedingen kom je tegenwoordig overal tegen. Hierbij doelt men niet op de kleur van het kastje, maar op het feit dat het apparaat nog weer zuiniger om gaat met energie. Dit bereikt men met een uitgekiende schakeling waarin schakelcomponenten toegepast worden met een lage Ri en IC’s die zelf niet veel energie verbruiken. Onlangs heeft Texas Instruments een nieuw IC op de markt gebracht waarmee een belangrijke bron van energieverlies kan komen te vervallen. Het rendement van de voeding kan daardoor een belangrijke stap voorwaarts maken.

Als het gaat om energiebesparing hebben met name netspanningsadapters geen echt goede reputatie. Veel gebruikers laten deze constant ingeplugd en dan zijn het met name de exemplaren met een normale transformator die ongemerkt veel energie verbruiken. De adapters met een schakelende voeding zijn al veel zuiniger. Toch zijn er ook in de schakelende voeding een aantal onderdelen die voor extra energieverlies zorgt en dus het rendement nadelig beïnvloeden. We hebben het over de gelijkrichtdiodes met hun drempelspanning van 0,6 V.

Vermogensverlies
Kijken we naar de huidige schakelende voedingen, dan zijn deze allemaal op een soortgelijke manier opgebouwd. Als eerste wordt de binnenkomende netspanning omgezet in een gelijkspanning. Hiervoor wordt veelal een bruggelijkrichter ingezet die door de drempelspanning voor de eerste hoeveelheid energieverlies zorgt. Na het schakelelement en de transformator moet er nogmaals een gelijkrichter ingezet worden. Net als bij de diodes in het primaire circuit zorgen ook deze diodes voor energieverlies met als belangrijk verschil dat nu de hoeveelheid vele malen groter is. Het energieverlies is immers het product van de drempelspanning van de diodes en de stroom die er door loopt en omdat de stroom secundair veel hoger is dan primair terwijl de drempelspanning hetzelfde blijft, is het energieverlies bij de eerste gelijkrichter vele malen kleiner. Met een getallenvoorbeeld kunnen we dit gemakkelijk duidelijk maken.
Als de voeding 12 V en 10 A = 120 W moet leveren en voor de gelijkrichting worden bruggelijkrichters (met een drempelspanning van 2 x 0,6 = 1,2 V) gebruikt, dan zal er in de gelijkrichter aan de netspanningskant ongeveer 0,6 W energieverlies optreden. De primaire stroom is bij een vermogen van 120 W immers ruim 0,5 A wanneer we even voor het gemak er van uitgaan dat het rendement van de rest 100 % is. Aan de laagspanningskant is daarentegen het verlies 10 A x 1,2 V = 12 W hetgeen 10 % van het geleverde vermogen is.
Het getallenvoorbeeld maakt duidelijk dat de diodes aan de laagspanningskant een grote invloed hebben op het rendement. Deze vervangen door componenten met een lage Ri zodat de drempelspanning aanmerkelijk kleiner wordt, heeft grote gevolgen. Vraag is dan alleen hoe maken we dan van een wisselspanning een gelijkspanning.

www.ti.com

Voor het complete artikel klikt u hier