Ein Step-Up Regler besteht im Wesentlichen aus zwei Energiespeichern, einer Induktivität (Speicherdrossel) und einem Kondensator (Ladekondensator), einer Diode und einem Schalter. Dieser Schalter ist im Normalfall ein komplexer IC, der einen MOSFET-Transistor als eigentlichen Schalter und die komplette Regelelektonik selbst beinhaltet. Die Ausgangsspannung eines Step-Up Reglers ist höher als die Eingangsspannung.
Funktion:
Im ersten Schritt wird der Schalter geschlossen. Dabei fliesst ein Strom von der Spannungsquelle über die Speicherdrossel durch den Schalter und zurück zur Spannungsquelle. Dabei wird in der Speicherdrossel ein Magnetfeld aufgebaut und somit Energie gespeichert.
Im zweiten Schritt wird der Schalter geöffnet. Die Drossel gibt nun die gespeicherte Energie wieder ab und erzeugt eine Spannung, die sich zur Spannung der Spannungsquelle addiert. Die Diode wird leitend und der Stromfluss führt nun von der Spannungsquelle durch die Drossel und die Diode zum Ladekondensator, der jetzt Energie aufnimmt, und zum Lastwiderstand.
Im dritten Schritt wird der Schalter wieder geschlossen. Der Stromfluss durch die Drossel lässt in der Drossel wieder ein Magnetfeld entstehen und speichert wieder Energie. Zeitgleich gibt der Ladekondensator seine gespeicherte Energie ab und hält damit den Stromfluss duch den Lastwiderstand aufrecht.
Im folgenden wiederholen sich Schritt 2 und Schritt 3 ständig. Es wird ständig die Energie von der Spannungsqeuelle über die beiden Energiespeicher (Drossel und Kondensator) zum Lastwiderstand weitergeleitet. Bei modernen StepUp-Reglern liegt die Schaltfrequenz zwischen 100kHz bis in dem MHz-Bereich hinein. Sie arbeiten also weit oberhalb des hörbaren Bereiches, wodurch Brumm- oder Summgeräusche vermieden werden.
Der Wirkungsgrad eines gut abgestimmten StepUp-Reglers kann 95% oder mehr erreichen. Der von der Spannungsquelle aufgenommene Strom liegt stets höher als der Strom durch den Lastwiderstand.
externe Links:
Wikipedia Aufwärtswandler
Elektronik Kompendium