Ratgeber
Spannungswandler DC-DC gehören zu den Stromrichtern. Sie wandeln eine Eingangsspannung mit Gleichstrom in einer höhere, niedrigere oder invertierte Ausgangsspannung mit Gleichstrom um. Zu diesem Zweck werden Gleichstrom-Wandler unter anderem in elektronischen Geräten und industriellen Anlagen verbaut.
Was DC-DC-Spannungswandler konkret auszeichnet und worauf Sie beim Kauf achten sollten, erfahren Sie in unserem Ratgeber.
DC-DC-Spannungswandler sind Stromrichter, die eine Spannung von Gleichstrom mithilfe eines Schaltreglers modifizieren. DC steht für Direct Current, den englischen Begriff für Gleichstrom. Wie bei einem Wechselrichter wird der Gleichstrom zunächst in Wechselstrom, dann aber wieder zurück in Gleichstrom gewandelt. Gleichstrom-Wandler können in galvanisch getrennte und nicht galvanisch getrennte Ausführungen unterschieden werden. Ein Gleichstrom-Wandler ohne galvanische Trennung ist ähnlich aufgebaut wie ein Wechselrichter und wird vorrangig als Abwärtswandler eingesetzt. Die Eingangsspannung wird in dem Fall direkt auf den Ausgang weitergeleitet.
Bei einem Spannungswandler mit galvanischer Trennung sind die Schaltsysteme isoliert und dadurch geschützt. Wandler mit galvanischer Trennung sind dadurch nicht nur robuster, sie sind auch größer und aufwendiger in der Ausstattung.
Daher sind Modelle mit galvanischer Trennung für Wandler geeignet, bei denen die Spannung beim Eingang und Ausgang individuell eingestellt werden kann. Die Spannung ist nicht auf einen Wert festgelegt, sondern der Wandler lässt sich beim Eingang und Ausgang in einem Spannungsbereich verwenden.
Grundsätzlich gibt es drei Arten, die Spannung mit einem DC-DC-Wandler zu verändern. Ein Aufwärtswandler wandelt eine niedrigere Eingangsspannung in eine höhere Ausgangsspannung um. Demgegenüber transformiert ein Abwärtswandler eine höhere Eingangsspannung in eine niedrigere Ausgangsspannung. Ein Inverter nimmt eine Inversion der Stromspannung vor. Das bedeutet, der Stromfluss ändert seine Polarität.
DC-DC-Spannungswandler kommen immer dann zum Einsatz, wenn eine Gleichspannung am Eingang nicht zur Versorgung nachfolgender elektrischer Verbraucher passt. Demzufolge sind sie häufig als Bauteile in fertigen Netzteilen für Geräte wie PCs, Notebooks, Smartphones, Radios und anderen kleinen elektronischen Geräten integriert.
In industriellen Anwendungen werden DC-DC-Spannungswandler zur Versorgung elektronischer Baugruppen wie Anzeigesystemen, Boards und Prozesssteuerungen genutzt. Sie finden Verwendung in der Automobilindustrie, im Bereich der Telekommunikation, in Flurförderanlagen, Fahrzeugen, Antriebssystemen und mehr.
Einen eigenständigen DC-DC-Wandler mit Gehäuse kann man an eine Photovoltaikanlage oder an Auto- oder Bootsbatterien anschließen. So lässt sich beispielsweise die Spannung einer Motorbootbatterie von 24 V auf 12 V reduzieren.
Für den Fall, dass es zu Fehlfunktionen kommt, ist ein DC-DC-Wandler mit Sicherheitsschaltungen ausgestattet, um einen Defekt der Batterie, der angeschlossenen Geräte bzw. Elektronik und des Wandlers selbst zu verhindern. Übersteigt die Last die Kapazität des Spannungswandlers, dann sorgt ein Überlastungsschutz für eine automatische Abschaltung. Ebenso schaltet sich der DC-DC-Wandler ab, wenn er überhitzt.
Um die angeschlossene Batterie nicht zu schädigen, ist ein DC-DC-Wandler zudem mit einem Überspannungsschutz und einer Unterspannungssperre ausgestattet. Wird die Spannung im Wandler zu hoch oder zu niedrig, schaltet er sich ab. Hat ein DC-DC-Spannungswandler eine Softstart-Funktion, wird beim Einschalten der Strom langsam hochgefahren. Dadurch werden die Bestandteile des DC-DC-Wandlers geschont.
DC-DC-Wandler erhalten Sie als Bauteile für Elektronik oder als eigenständige Geräte mit Gehäuse. Letztere empfehlen sich, wenn Sie einen Spannungswandler an eine Photovoltaikanlage oder eine Autobatterie anschließen möchten. Anderenfalls wählen Sie einen DC-DC-Wandler zum Einbauen.
Am Ausgang eines Wandlers können unterschiedliche Arten von Anschlüssen verbaut sein. Abhängig davon, welche Geräte Sie mit dem Spannungswandler verwenden möchten, wählen Sie ein Modell mit Flachstecker, Hohlstecker, Klinkenstecker, Zigarettenanzünder-Stecker (für Kfz-Bedarf), Schraubklemmen, Anschlussbolzen, Kabel, USB, Mini-USB oder mit anderen Anschlussoptionen.
Schließen Sie Geräte mit empfindlicher Elektronik an oder möchten Sie die Eingangs- und Ausgangsspannung individuell einstellen und wechseln, dann ist ein Spannungswandler mit galvanischer Trennung die richtige Wahl. Für eine festgelegte Eingangs- und Ausgangsspannung und bei geringem Platzangebot ist ein einfacher DC-DC-Wandler ohne galvanische Trennung allerdings ausreichend und meistens günstiger.
Spannungswandler entwickeln im Betrieb Wärme. Aus diesem Grund sind manche Modelle mit einem Lüfter ausgestattet, der für eine ausreichende Kühlung sorgt. Der Lüfter verbraucht jedoch Energie, die dann nicht mehr für weitere Funktionen oder am Ausgang zur Verfügung steht. Fehlt bei einem DC-DC-Spannungswandler eine aktive Kühlung durch einen Lüfter, dann sollte der er in ausreichendem Abstand zu anderen Bauelementen montiert werden, damit diese durch die entstehende Wärme in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt werden. Das Gerät, in dem der Wandler verbaut wird, sollte zudem über ausreichend Lüftungsschlitze verfügen.
Welche Leistung haben DC/DC-Wandler?
Ein DC/DC-Wandler kann einen Ausgangsstrom von mehreren Tausend Watt liefern. Die Leistung eines DC/DC-Wandlers ist unter anderem von dessen Größe und einem hohen Wirkungsgrad abhängig. Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel Leistung aus der Stromversorgung am Ausgang des Wandlers zur Verfügung steht und wie viel Strom für den Betrieb des DC/DC-Wandlers benötigt wird.
Dürfen DC/DC-Wandler zur Stromversorgung an eine Steckdose angeschlossen werden?
Bei dem Strom, der über eine haushaltsübliche Steckdose zur Verfügung gestellt wird, handelt es sich um Wechselstrom (AC). Möchten Sie einen DC/DC-Spannungswandler an einer Steckdose verwenden, dann muss zwischen der Steckdose und dem Wandler ein Wechselrichter geschaltet werden, der den Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandelt.
Ist ein DC/DC-Spannungswandler das gleiche wie ein Wechselrichter?
Sowohl Wechselrichter als auch Spannungswandler für Gleichstrom gehören zur Kategorie der Stromrichter. Während ein DC/DC-Wandler die Spannung von Gleichstrom zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Wandlers verändert (DC/DC), konvertiert ein Wechselrichter Gleichstrom in Wechselstrom oder umgekehrt (DC/AC oder AC/DC). Der DC/DC-Wandler dient somit als Spannungsregler, während der Wechselrichter die Stromart zwischen Eingang und Ausgang verändert.