R&S®ESSENTIALS | Grundlagen von Netzgeräten

Serien- und Parallelschaltung von Netzgeräten

Autoren: Elizabeth McKenna, Produktmanagerin R&S®ESSENTIALS, und Paul Denisowski, Messtechnikexperte

Viele DC-Tischnetzgeräte verfügen über mehrere Kanäle, die unabhängig genutzt oder kombiniert werden können, um die Performance zu steigern. Durch Serien- oder Parallelschaltung dieser Kanäle lässt sich eine höhere Ausgangsspannung bzw. ein höherer Ausgangsstrom realisieren.

In welchen Situationen ist eine Kombination von Netzgerätekanälen nützlich?

Möglicherweise benötigen Sie in Ihrem Messaufbau eine höhere Ausgangsspannung oder einen höheren Ausgangsstrom, als Ihr Netzgerät mit einem einzelnen Kanal liefern kann. Indem Sie mehrere Netzgerätekanäle in Serie oder parallel schalten, können Sie die Spannung oder den Strom erhöhen, um spezielle Testanforderungen zu erfüllen, ohne zusätzliche Ausrüstung anschaffen zu müssen.

Serien- vs. Parallelschaltung

Es gibt zwei Möglichkeiten zur Kombination der Kanäle eines Netzgeräts:

Durch Serienschaltung der Kanäle wird die Ausgangsspannung erhöht.
Durch Parallelschaltung der Kanäle wird der Ausgangsstrom erhöht.

Die entsprechenden Verbindungen werden normalerweise extern hergestellt. Einige Netzgeräte-Modelle wie das R&S®NGA100 unterstützen jedoch die sog. Serial Channel Fusion. Hierbei werden die Kanäle intern verbunden, um eine vereinfachte Einrichtung zu ermöglichen.

Die einzige Voraussetzung für eine solche Zusammenschaltung von Kanälen ist, dass die Kanäle potentialfrei und galvanisch getrennt sind:

Potentialfrei: Die Kanäle sind nicht mit der gemeinsamen Gerätemasse verbunden
Galvanisch getrennt: Die Kanäle sind unabhängig voneinander, es fließt kein Strom zwischen ihnen

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Serien- und Parallelschaltung von Netzgeräten

Serienschaltung von Netzgeräten

Der Serienbetrieb ermöglicht höhere Ausgangsspannungen. Um Netzgeräte in Serie zu schalten, muss der positive Anschluss des einen Kanals mit dem negativen Anschluss des anderen verbunden werden. Diese Kanäle können zum gleichen Netzgerät oder auch zu verschiedenen Netzgeräten gehören.

In einem solchen Aufbau ist die Ausgangsspannung eine Kombination der beiden Kanäle, während der Strom der Schaltung unverändert bleibt. Wenn beispielsweise jeder Kanal eine Spannung von 25 V liefert, resultieren insgesamt 100 V, wenn vier Kanäle in Serie geschaltet werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass die maximale Spannung gegen Erde jedes Kanals nicht überschritten wird.

Zusammenschaltung von Netzgerätekanälen für eine Spannung von 100 V

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Zusammenschaltung von Netzgerätekanälen für eine Spannung von 100 V

Parallelschaltung von Netzgeräten

Der Parallelbetrieb ermöglicht höhere Ströme. Um Netzgeräte parallel zu schalten, werden die negativen Anschlüsse der Kanäle zu einem kombinierten Minuspol und die positiven Anschlüsse zu einem kombinierten Pluspol verbunden. Diese Kanäle können zum gleichen Netzgerät oder auch zu verschiedenen Netzgeräten gehören.

Bei diesem Aufbau werden die Ströme der einzelnen Kanäle addiert, während die Spannung an der Last unverändert bleibt. Werden beispielsweise vier Kanäle jeweils auf 2 V mit einem maximalen Ausgangsstrom von 10 A eingestellt, resultieren 2 V Ausgangsspannung und ein kombinierter maximaler Strom von 40 A.

Bei Parallelkonfigurationen ist die Lastverteilung nützlich: Sie sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Ströme und verhindert so eine Überlastung des einen Netzgeräts, während andere noch über Kapazitäten verfügen.

Beispiel für den Parallelbetrieb von Netzgeräten

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Beispiel für den Parallelbetrieb von Netzgeräten

Fazit

Die Kanäle eines Netzgeräts können auf zweierlei Weise zusammengeschaltet werden – in Serie oder parallel.
Die Kanäle müssen dazu potentialfrei und galvanisch getrennt sein.

Für eine höhere Spannung werden die Kanäle in Serie geschaltet.
- Die Gesamtausgangsspannung ist dann die Summe der Einzelspannungen der Kanäle.
- Der Strom bleibt unverändert.
Um einen höheren Strom zu erzielen, werden die Kanäle parallel geschaltet.
- In diesem Fall bleibt die Spannung unverändert.
- Die maximale Stromstärke insgesamt entspricht dann der Summe der Stromwerte der beteiligten Kanäle.
Bei Parallelkonfigurationen ist die Lastverteilung nützlich: Sie sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Ströme und verhindert so eine Überlastung des einen Netzgeräts, während andere noch über Kapazitäten verfügen.

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