Zeta-Wandler

Ein Zeta-Wandler ist in der Elektronik eine Form von Gleichspannungswandler, der eine zugeführte positive Gleichspannung entweder in eine betragsmäßig höhere oder niedrigere positive Ausgangsgleichspannung umwandeln kann. Anwendungen dieses Wandlers liegen bei Stromversorgungsmodulen von elektronischen Schaltungen. Adaptierte Zeta-Wandlertypen mit galvanischer Trennung werden im Rahmen von Schaltnetzteilen zur aktiven Blindleistungskompensation eingesetzt.^[1]

Allgemeines

Schaltungsschema eines Zeta-Wandlers

Funktioniell ist diese Wandlertopologie, wie rechts skizziert, ähnlich wie der verwandte SEPIC-Wandler aufgebaut. Sie bietet allerdings den Vorteil durch die ausgangsseitige Spule L₂ einen näherungsweise konstanten Ausgangsgleichstrom, wodurch der Ausgangskondensator C₂ nur für einen kleineren Rippelstrom dimensioniert sein muss bzw. die Ausgangsspannung U_A einen geringen störenden Wechselanteil aufweist.^[2]

Als wesentliches Element der Schaltung fungieren drei Energiespeicher und ein Schalter (S) welcher in üblichen Aufbauten in Form eines P-Kanals MOSFET ausgeführt wird und durch die, nicht dargestellte Steuerschaltung periodisch ein- und ausgeschaltet wird. Die drei Energiespeicher sind zwei Spulen (L₁ und L₂) und ein Kondensator C₁. Diese beiden Spulen können zwecks Verbessung des Wirkungsgrades als eine Doppelspule mit zwei gegensätzlich gewickelten Windungen auf dem gleichen Kern ausgeführt werden. Die Spule L₁ kann als Sonderfall auch als Transformator aufgebaut werden, was zu einer galvanischen Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangseite führt.

Zur Regelung der Ausgangsspannung U_A dient der Parameter D welcher den Pulsbreitenfaktor spezifiert und im Bereich von 0 bis 1 liegen kann. Die Ausgangsspannung ergibt sich bei dem Zeta-Wandler bei der Eingangsspannung U_E zu:

$U_A = \frac{D}{1 - D} \cdot U_E$

Einzelnachweise

1. ↑ Cruz Martins, D. de Souza Campos, F. Barbi, I.: Zeta converter with high power factor operating in continuous conduction mode. Proceedings of the 1996 IEEE IECON - 22nd International Conference, Taipei 1996, S. 1802 bis 1807, doi:10.1109/IECON.1996.570741 (http://www.ivobarbi.com/PDF/artigosCongresso/99/00572387.pdf).
2. ↑ Zeta Converter Basics, Applikationsschrift ANP29, Sipex, 2007 (engl.)