Die Ripple-Spannung ist ein wichtiger Parameter bei Schaltnetzteilen (SMPS), da sie die Leistung und Langlebigkeit elektronischer Komponenten beeinflusst. Die Berechnung der Ripple-Spannung hilft bei der Gestaltung von Filtern und der Auswahl geeigneter Komponenten, um eine stabile Ausgangsspannung zu gewährleisten. In diesem Artikel wird die grundlegende Methode zur Schätzung der Ripple-Spannung in SMPS-Schaltungen erläutert.

Ripple Spannung verstehen

Die Ripplespannung ist die Restperiodenänderung des Gleichstromausgangs eines Netzteils, die sich aus der Schaltwirkung des Umrichters und dem Auf- und Entladen der Ausgangsfilterkomponenten ergibt, wobei die Größe der Ripplespannung von Faktoren wie Schaltfrequenz, Laststrom und Filterkomponentenwerten abhängt.

Grundlegende Berechnungsmethode

Der gebräuchlichste Ansatz zur Schätzung der Welligkeitsspannung besteht darin, die Ausgangsfilterkomponenten, typischerweise eine Induktivität und einen Kondensator, zu analysieren.

Ripple-Spannung (Vripple) ≈ (Iload × D) / (fswitch × C))

Wobei:

  • Iload = Laststrom
  • D = Arbeitszyklus
  • fswitch = Schaltfrequenz
  • C = Kapazität des Ausgangskondensators

Faktoren, die die Ripple-Spannung beeinflussen

Mehrere Faktoren beeinflussen die Welligkeitsspannung in einem SMPS:

  • Schaltfrequenz: Höhere Frequenz reduziert Ripple.
  • Capacitor-Wert: Größere Kapazität verringert die Amplitude der Welligkeit.
  • Ladestrom: Erhöhter Laststrom erhöht die Welligkeitsspannung.
  • Filterdesign: Richtig gestaltete Filter minimieren Ripple.