Was ist ein Netzteil?

Im Haushalt finden sich viele elektronische Geräte wie Computer, Fernseher oder Waschmaschinen.

Elektrogeräte bzw. deren Baugruppen benötigen jedoch häufig nicht die 230 Volt und bis zu 16 Ampere, die eine Haushaltssteckdose in Deutschland (Schuko-Stecker) liefert.

Außerdem liefert die Steckdose Wechselstrom. Viele Elektrogeräte bzw. deren Baugruppen sind jedoch auf Gleichstrom ausgelegt.

Hier ist ein Netzteil notwendig, welches die Spannung und den Strom, den die Steckdose liefert, entsprechend anpasst und von Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt.

Doch was ist ein Netzteil? Und wie funktioniert ein Netzteil? Diesen und weiteren Fragen gehen wir im Folgenden nach.

Netzteil – Definition und Begriffserklärung

Netzteil – was ist das?

Zunächst dazu ein kurzer Blick auf eine Begriffserklärung:

Ein Netzteil versorgt elektronische Baugruppen und Komponenten mit elektrischen Spannungen und Strömen. Dazu werden aus einer Eingangsspannung (Netzspannung) Ausgangsspannungen (Betriebsspannungen) erzeugt.

Wie funktioniert ein Netzteil?

Erklärung – Steckdose (Netzspannung) und Netzteil

Hierzulande liefert eine Steckdose Wechselstrom.

Eine Haushaltssteckdose in Deutschland (Schuko) liefert 230 Volt (kurz: V, Spannung) mit bis zu 16 Ampere (kurz: A, Strom). Das entspräche eine Leistung von bis zu 3.680 Watt (kurz: W).

Die Formel zu Berechnung der Leistung lautet:

Volt mal Ampere = Watt oder kurz: V x A = W

Sollte diese Leistung überschritten werden, schalten die Sicherungen im Sicherungskasten üblicherweise ab. Sicherungen werden auch Schutzschalter genannt.

Ein Netzteil wird für gewöhnlich an die Haushaltssteckdose angeschlossen.

Üblicherweise übernimmt ein Netzteil dann vier Aufgaben:

• Transformieren – Spannung regeln
• Gleichrichten – Gleichspannung erzeugen
• Glätten – Restwelligkeit der Gleichspannung vermindern
• Stabilisieren – Schwankungen der Eingangsspannung ausgleichen

Zusammengefasst bleiben zwei grundlegende Aufgaben, die ein Netzteil übernimmt:

• Eingehende Wechselspannung in eine niedrigere Wechselspannung transformieren
• Aus der niedrigeren Wechselspannung eine geglättete, stabile Gleichspannung erzeugen

Die Ausgangsspannung, die ein Netzteil aus der Eingangsspannung erzeugt, wird auch Betriebsspannung (oder Versorgungsspannung) genannt.

Diese Betriebsspannung bzw. Versorgungsspannung wird schließlich den Baugruppen und Komponenten im Elektrogerät zugeführt.

Was ist ein Netzteil – Funktionsweise

Transformator-Netzteil (Trafonetzteil)

Transformator-Netzteile (oder Trafonetzteile) haben keine große Bedeutung mehr. Meist werden heutzutage Schaltznetzteile verwendet. Diese sind kompakter und effizienter.

Zentrales Bauteil eines Trafonetzteils ist ein Transformator – bestehend aus einem Magneten und zwei Spulen, die um den Magneten gewickelt werden.

An einer Spule wird die Eingangswechselspannung angelegt und an der anderen Spule kann die Ausgangswechselspannung abgegriffen werden.

Ein Beispiel dafür:

230 Volt (Eingangsspannung) werden zu 12 Volt (Ausgangsspannung) transformiert

Dabei wird beim Transformator die Wirkung elektromagnetischer Felder genutzt.

Der Transformator ist nur ein Bauteil eines Trafonetzteils.

Die Wechselspannung wird anschließend mit einem Gleichrichter und und einem Glättungskondensator in eine Gleichspannung umgewandelt.

Einige Netzteile (stabilisiertes Trafonetzteil) verfügen zusätzlich über einen Linearregler und Pufferkondensator, um eine stabile Ausgangsspannung sicherzustellen.

Schaltnetzteil

Schaltnetzteile sind in ihrer Konstruktionsweise aufwendiger, haben jedoch eine geringere Leistungsaufnahme, wenn keine Last anliegt, erreichen einen höheren Wirkungsgrad und sind außerdem konstruktionsbedingt auch kleiner und leichter.

Dazu arbeiten Schaltnetzteile mit höheren Frequenzen.

Schaltnetzteile bestehen aus den folgenden Baugruppen:

• Entstörung
• Gleichrichtung und Siebung (Eingangsspannung)
• Schalteinheit
• Transformation
• Regelschaltung
• Gleichrichtung und Siebung (Ausgangsspannung)

Wichtige Bauteile des Schaltnetzteils sind Transistoren, Dioden (Halbleiter), Widerstände, Spulen und Kondensatoren, die auf einer Platine angeordnet sind.

Netzteile bei verschiedenen Geräten

Integrierte Netzteile (z.B. Fernseher)

Viele Elektrogeräte verfügen über integrierte Netzteile.

Dazu gehören z.B. Fernseher oder Stereo-Anlagen.

Das Elektrogerät wird direkt mit der Steckdose verbunden. Ein integriertes Netzteil übernimmt die Regelung von Spannungen und Strömen innerhalb des Elektrogeräts.

Netzteil für PC

In jedem Computer (PC) steckt ein Netzteil.

Denn ein Computer besteht aus verschiedenen Komponenten wie Mainboard, Prozessor, Grafikkarte, Festplatte oder optischen Laufwerken, die mit verschiedenen Spannungen und Strömen versorgt werden müssen.

Das PC-Netzteil ist eine Baugruppe, welche im PC-Gehäuse untergebracht ist (z.B. ATX-Netzteil). Die Baugruppe kann normalerweise entnommen werden und durch eine andere ersetzt werden.

Welche Leistung ein PC-Netzteil benötigt, das hängt von den verbauten Komponenten ab.

Die Leistungsaufnahme variiert letztlich. Im Ruhemodus braucht nimmt ein PC deutlich weniger Leistung auf, als dies unter Last ist (aufwendige Rechenoperationen).

Einen Anhaltspunkt für die Dimensionierung (Wattzahl) von einem PC-Netzteil liefert ein Netzteilrechner (Watt-Rechner).

Netzteil und Ladegerät – Unterschied

Was ist ein Netzteil? Das sollte nun klar sein. Häufig kommt dann die Frage auf, wo der Unterschied zwischen einem Netzteil und einem Ladegerät liegt.

Ein Netzteil ist kein Ladegerät.

Zwischen Ladegeräten und Netzteilen besteht ein kleiner aber feiner Unterschied: Zusätzlich zu einem Netzteil ist hier eine Regulierungs-, Überwachungs- und Abschaltungskomponente untergebracht.

Diese überwacht den Ladevorgang und schaltet ab, sobald der Akku vollständig geladen ist (sog. Ladeschlussabschaltung).

Das ist notwendig, da eine Überladung vom Akku zu dessen Zerstörung führen kann. Je nach Akku-Typ kann das durchaus gefährlich sein – siehe z.B. dieses YouTube-Video (extern).

Zwischen einem Ladegerät und einem Netzteil besteht also ein Unterschied. Man könnte sagen, ein Ladegerät ist ein „erweitertes“ Netzteil, welches dafür geeignet ist, Akkus zu laden.

Viele moderne Geräte (z.B. Smartphones) verfügen mittlerweile über weiterentwickelte Lithium-Ionen-Akkus mit Ladeschaltung. Hier ist eine Überladung quasi ausgeschlossen.

Das gilt auch z.B. Laptop-Akkus mit modernen Lithium-Zellen.

Grundsätzlich sollte jedoch immer darauf geachtet werden, dass ein passendes Netzteil bzw. Ladegerät verwendet wird. Details dazu finden sich für gewöhnlich im Handbuch oder technischen Datenblatt des jeweiligen Elektrogeräts.