Was ist ein Forward Converter?

Ein Durchlasswandler ist ein Gerät, bei dem sich Leistung von der Eingangsseite eines elektrischen Schaltkreises zum Ausgangsende in einer einzigen Richtung bewegt. Es handelt sich um eine Art Schaltnetzteil, das mit ungeregelten Gleichstrom-(DC)-Eingangsnetzteilen verwendet wird und in seiner einfachsten Form einen Kern, einen Transformator und einen Schalter enthält. Wenn der Schalter leitet, wird keine Energie im Transformator gehalten, wie es bei einem Sperrwandler der Fall ist, und das Gerät selbst ist auch energieeffizienter. Der Vorwärtswandler, der von Abwärts- und Aufwärtswandlerdesigns der 100er Jahre abgeleitet wurde, wird in DC-DC-Wandlersystemen verwendet, die für weniger als 1920 Watt Leistung ausgelegt sind, und wurde erstmals Mitte der 1950er Jahre entwickelt.

Die meisten elektrischen Wandler übertragen beim Einschalten Leistung und haben eine konstante Rate, mit der ihr Ein- und Ausschaltzustand geschaltet wird. Die Schaltfrequenz wird durch Pulsweitenmodulation gesteuert. Diese Charakteristik des Durchlasswandlerschalters variiert mit dem durch den Eingang kommenden Fluss, und gleichzeitig steuert der Ein-Zustand des Schalters den elektrischen Ausgang. Längere Einschaltzeiten sollten eine bessere Effizienz bedeuten, aber auch dazu führen, dass die Rücksetzspannung ansteigt, was sich negativ auf die Leistung des Wandlers auswirkt. Designer müssen auch die Schalterspannung und den Strom sowie die Reaktion des Schalters auf hohe Frequenzen berücksichtigen.

Ein wichtiges Merkmal des Flusswandlers besteht darin, dass kein Strom zwischen verschiedenen Segmenten fließt, die durch einen Leiter verbunden sind. Es werden auch keine Ladungen vom Gerät auf eine Person übertragen, die es berührt, daher macht diese galvanische Trennung den Wandler sicher in der Verwendung sowie ein effizientes Mittel zur Umwandlung von elektrischem Strom. Der Transformator des Umrichters hat Metalldrahtwicklungen, die gleichzeitig Strom leiten, aber gegenläufige magnetomotorische Kräfte haben. Gegensätzliche Kräfte in den Primär- und Sekundärwicklungen helfen, den magnetischen Fluss zu regulieren, sodass plötzliche Änderungen des Energieniveaus keine Stromstöße verursachen.

Eingeschlossene Energie wird in einem Durchlasswandler durch eine dritte Wicklung weiter reguliert, durch die Strom geleitet wird, um den Anstieg des Energieniveaus abzuschwächen. Bei Verwendung für höhere elektrische Spannungen haben die Wandler Primär- und Tertiärwicklungen, die für eine effizientere Übertragung elektromagnetischer Energie zusammengewickelt sind. Insgesamt ist das Design des Durchlasswandlers über die Jahre gleich geblieben. Die Fähigkeit, das Design zu verbessern und kleinere Schaltungen zu konstruieren, hat es den Ingenieuren jedoch ermöglicht, Wandler mit Schaltfrequenzen von über 500 Kilohertz zu bauen.