Stromversorgung Spezifizieren von Gleichspannungs-Netzteilen

Jedes System, das zum Prüfen elektronischer Leiterplatten, Module oder Geräte verwendet werden soll, benötigt eines oder mehrere Gleichspannungs-Netzteile. Sie sollen einerseits der Stromversorgung des Prüflings dienen und andererseits die Ansteuersignale für die Tests erzeugen. Wie spezifiziert man sie am besten?

In einigen Fällen liefert das als Stromversorgung fungierende Netzteil auch den Test-Stimulus, indem es die vorgesehene Einsatzumgebung des Prüflings simuliert. Ein Beispiel findet sich in der Automobilelektronik. Diese ist zwar für eine nominelle Betriebsspannung von 12 V spezifiziert, muss aber Eingangsspannungen bis maximal 27 V verkraften, weshalb manche Normen vorschreiben, dass die Tests bis zu dieser Spannung durchzuführen sind. Die Anforderungen an die verwendeten Netzteile werden unter anderem von derartigen Vorgaben definiert.

Linear oder geschaltet?

Ganz am Anfang steht die Entscheidung zwischen einem linearen Netzteil und einem Schaltnetzteil. Erstere überzeugen durch ihre geringe Welligkeit und ihre attraktiven Rauschwerte und zeigen ein schnelles Einschwingverhalten. Nachteilig ist ihr niedriger Wirkungsgrad, verbunden mit entsprechend starker Wärmeentwicklung. Außerdem sind sie recht schwer. Die meisten Ingenieure nutzen sie deshalb nur für niedrige Ausgangsleistungen von in der Regel weniger als 500 W. Die meisten linearen Gleichspannungs-Netzteile sind als Tischgeräte ausgeführt.

Lineare Tischnetzgeräte können die beste Wahl sein, wenn ein Funkgerät, ein Mobiltelefon oder das Demodulatormodul eines Radarsystems geprüft werden muss. Die empfindlichen Diskriminator- oder Demodulatorschaltungen solcher Systeme sind sehr rauschempfindlich. Um die Leistungsfähigkeit solcher Geräte aussagefähig prüfen zu können, muss deshalb sichergestellt sein, dass aus der DC-Stromversorgung kein parasitäres Rauschen in die Prüfanordnung gelangt. Hier sind lineare Netzteile eindeutig die bessere Wahl.

Gut geeignet sind lineare Stromversorgungen auch dann, wenn nur wenig Leistung benötigt wird, kommen die wichtigsten Vorteile von Schaltnetzteilen doch erst bei höherer Leistung zum Tragen. Solange also pro DC-Ausgang nicht mehr als 100 bis 200 Watt benötigt werden, verursachen lineare Netzteile weniger Kosten.

An dieser Stelle lohnt es sich ebenfalls, die Gesamt-Ausgangsleistung aller DC-Kanäle des Systems zu betrachten. Werden nicht mehr als vier Kanäle benötigt und ist die Leistung relativ gering, können vier lineare Netzteile in 19“-Ausführung für Rack-Montage eine geeignete Lösung sein.

Sind dagegen mehr Ausgangskanäle und höhere Ausgangsleistungen erforderlich, so sind Schaltnetzteile die bessere Wahl. Aufgrund der höheren Leistungsdichte passen 12 DC-Ausgänge mit bis zu 4.000 W Leistung in dasselbe Rack-Einbauvolumen. Schaltnetzteile lassen sich einfacher regeln als lineare Stromversorgungen, und die Kosten pro Kanal sind ungefähr gleich.

Von Ametek Programmable Power gibt es eine Reihe von DC-Stromversorgungen, die hinsichtlich ihrer Leistungsdichte zur Spitzengruppe auf dem Markt gehören. Die Sorensen ASD Serie etwa bietet bis zu 30 kW Leistung in einem 3U-Gehäuse und eignet sich dank Wasserkühlung auch für Umgebungen, in denen luftgekühlte Netzteile in der Regel nicht eingesetzt werden dürfen.

Schaltnetzteile sind häufig sogar dann geeignet, wenn die Anwendung nach geringer Welligkeit und niedrigem Rauschen verlangt, zumal es mit neueren Entwicklungen im Bereich der Leistungselektronik wie etwa dem Schalten im Nulldurchgang gelungen ist, die Welligkeits- und Rauscheigenschaften von Schaltnetzteilen deutlich zu verbessern. Wenn man zusätzlich berücksichtigt, dass Schaltnetzteile flexibler sind als lineare Netzteile und eine höhere Leistungsdichte aufweisen, sind sie abgesehen von wenigen Einsatzzwecken die bessere Wahl.