Was ist ein Abwärtsspannungswandler?
Ein Abwärtsspannungswandler wird normalerweise als ein elektrisches Gerät definiert, das die ankommende Hausspannung in Wechselstrom (AC) aufnimmt und im Gleichstrom (DC) eine viel niedrigere Spannung ausgibt. Diese Geräte werden üblicherweise auch als Abwärtsspannungstransformator bezeichnet. Gelegentlich ist ein Abwärtsspannungswandler so ausgelegt, dass er Wechselstrom aufnimmt und auch Wechselstrom ausgibt, wie im Fall eines Wandlers, der in England 240 Wechselspannung aufnimmt und in den USA 120 Spannung für Reisende ausgibt, die lokale Elektronik erwerben möchten verwenden können, wenn sie nach Hause zurückkehren. Dieses Wechselstrom-Wechselstrom-Gerät wird auch als Elektrolytkondensator bezeichnet.
Gängige Einzelhandelsmodelle von Spannungswandlern ähneln normalerweise einer würfelförmigen oder rechteckigen schwarzen Kunststoffbox, deren eines Ende an eine Wechselstromsteckdose und deren anderes Ende an ein Gleichstromkabel und einen Stecker für das Gerät angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung für diese Geräte reicht von etwa 3 Volt bis 24 Volt, abhängig von den Anforderungen des elektrischen Geräts. Einige Modelle von Abwärtsspannungswandlern verfügen auch über einen Schiebeschalter zur Wahl der Ausgangsspannung, die oft im Bereich von 3 bis 12 Volt liegt. Dadurch wird der Spannungswandler zu einem Mehrzweckgerät für viele Niederspannungsgeräte, von Elektrorasierern über CD-Player bis hin zu Gleichstromwerkzeugen. Spannungsregler werden an einen Abwärtsspannungswandler angeschlossen, der mehrere Spannungsausgangspegel bietet, und Regler werden dort eingesetzt, wo der Gleichstromausgang für empfindliche Elektronik genau sein muss.
Das Prinzip hinter dem Betrieb eines Abwärtsspannungswandlers basiert auf einer elektrischen Verdrahtung, die um einen Elektromagneten gewickelt ist. Weitere Drahtwicklungen auf der Eingangsseite des Elektromagneten verringern die Ausgangsspannung entsprechend. Ein 240-Volt-Wechselstromwandler mit 20 Drahtwicklungen am Eingang würde standardmäßig 120-Volt-Wechselstrom abgeben, wenn sich 10 Drahtwicklungen am Ausgangsende des Wandlers befinden. Induktionsspulen waren die früheste Form von Spannungstransformatoren, die von diesem Prinzip Gebrauch machten, das 1831 von Michael Faraday mit dem späteren Faradayschen Induktionsgesetz entdeckt wurde.
Da ein Abwärtsspannungswandler, der an eine Steckdose angeschlossen ist, immer eingeschaltet ist, selbst wenn das andere Gleichstromende nichts mit Strom versorgt, können sie erhebliche Wärme erzeugen und weiterhin mit einer konstanten Rate Strom ziehen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein standardmäßiger Abwärtsspannungswandler über 50% der Stromversorgung aus der Steckdose als Wärmeenergie beim Umwandlungsprozess verschwendet. Einige moderne, mit Gleichstrom betriebene Geräte, wie z. B. PCs, umgehen diesen Wärme- und Energieverlust, indem sie anstelle eines standardmäßigen linearen Gleichstromwandlers ein Schaltnetzteil verwenden. Sie werden als Schaltkondensator oder Schaltkondensator-Spannungswandler bezeichnet und verwenden Transistoren zusammen mit dem Abwärtstransformator, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Sie beziehen nur Strom aus der Steckdose, wenn dies vom Gerät benötigt wird.