Abwärtsregler

Das Prinzip des Abwärtsreglers (buck converter) ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Der Schalter verbindet alternierend die Spule mit der Eingangsgleichspannung oder mit Masse. Die Ausgangsspannung ergibt sich aus der durchschnittlichen Eingangsspannung und hängt somit vom Tastverhältnis T des Schaltvorgangs ab:

U_o = U_i * T

Aus der obigen Gleichung ergibt sich, dass die Ausgangsspannung des Abwärtsreglers immer zwischen null (T=0%) und der Eingangsspannung (T=100%) liegt.

Prinzip eines Abwärtsreglers

Um die Schaltung zu vereinfachen, kann man einen Teil des Umschalters durch eine Diode ersetzen. Dies erzeugt zwar eine geringe zusätzliche Verlustleistung (und setzt damit den Wirkungsgrad herab), jedoch sind die Kosten für den Aufbau des Reglers geringer. Wenn der Schalter geschlossen ist, sperrt die Diode, da das Potential an der Kathode der Diode größer als an der Anode ist. Bei geöffnetem Schalter erfolgt durch die Spule eine Spannungsumkehr, die Diode beginnt zu leiten und verbindet die Spule mit Masse.

Falls der Ausgangsstrom sehr niedrig ist, kann es vorkommen, dass der Strom durch die Spule auf Null geht während der Schalter offen ist. In diesem Fall beginnt die Diode zu sperren. Normalerweise wird dieser Zustand kein Problem sein, solange der Schaltregler das Tastverhältnis auf 0.0% stellen kann. Würde dies nicht der Fall sein, so würde die Ausgangsspannung bei niedriger Last langsam ungeregelt ansteigen.