Funktion des Abwärtswandlers: Ist die Mühle mit dem schweren Mühlstein einmal in Schwung hält sie, wie beim Aufwärtswandler den Wasserfluss am Laufen. Wird das Hauptventil geschlossen pumpt das Wasserrad über ein Rückschlagventil Wasser aus dem Ablauf in den Behälter. Über die Einschaltzeit des Hauptventils kann die Wasserhöhe geregelt werden. Der Transistor steuert so die Spannungshöhe, welche zwischen 0 V und Eingangsspannung einstellbar ist.
Ein Abwärtswandler soll bei einer Eingangsspannung von 24 V am Ausgang 5 V, 3 A bereitstellen. Die Schaltfrequenz beträgt 100 kHz. Die Welligkeit des Spulenstromes beträgt maximal ΔIL = 1 A. Der Wirkungsgrad liegt bei 75 %.
$T=10~\mu s$, $t_1=2,083~\mu s$, $g=20,8~$%
$L=39,58~\mu H$
$I_e=833,3~mA$
$U_{L1}=19~V$, $U_{L2}=-5~V$
Ein USB-Netzteil für einen PKW (12 V) soll am Ausgang 5 V, 2 A bereitstellen Der Abwärtswandler hat eine Effizienz von 87 %, eine Induktivität von 95 μH und arbeitet mit 50 kHz.
$T=1/f=20~\mu s$, $t_1=U_a\cdot T/U_e=8,33~\mu s$, $g=t_1/T=41,7~$%, $Ie=958~mA$
$\Delta I_L=1/(fL)\cdot (U_e-U_a) \cdot U_a/U_e= 614~mA$
$U_{L1}=U_e-U_a=7~V$, $U_{L2}=-U_a=-5~V$
Diagramme:
mittlere Tansistorstrom: $I_D=g\cdot I_a=834~mA$
Ein Handyladegerät soll mit einem Brückengleichrichter und Abwärtswandler am Ausgang 5 V und 2 A liefern. Am Eingang liegt das Ladegerät an 230 V Wechselspannung. Der Abwärtswandler hat eine Effizienz von 92 % und arbeitet mit 20 MHz. Die Stromwelligkeit beträgt 20 % des Ausgangsstroms.
$U_e=\sqrt{}2\cdot U-2\cdot U_S=323,6~V$, $I_e=(U_a I_a)/(U_e \eta)=33,96~mA$
$L=1/(f\Delta I_L)\cdot (U_e-U_a) \cdot U_a/U_e= 615~nH$
$U_{L1}=U_e-U_a=318,6~V$, $U_{L2}=-U_a=-5~V$
$T=1/f=50~ns$, $t_1=U_a\cdot T/U_e=0,77~ns$, $g=t_1/T=1,54~$%