Sechs Fragen an ... Fortschritte an vielen Fronten

Wie zuverlässig Maschinen und Systeme arbeiten, hängt nicht zuletzt auch von der Zuverlässigkeit der Stromversorgung ab. Wir fragten einige namhafte Netzteilhersteller, wie sie in den letzten Jahren ihre Wandler verbessert haben und wie sie diese in nächster Zukunft noch weiter voranbringen wollen.

In den letzten Jahren ist der Wirkungsgrad der Netzteile über den gesamten Lastbereich stetig angestiegen. Wie konnten Sie das realisieren?

Einig sind sich alle Befragten bei der Tatsache, dass neue Wandlertopologien, »intelligentere« PWM-Controller und der Einsatz von programmierbaren Bausteinen, wie zum Beispiel Mikrocontroller, den Wirkungsgrad positiv beeinflusst haben. So erklärt Michael Heinemann, Geschäftsführer von Phoenix Contact Power Supplies: »Der Wirkungsgrad lässt sich über den gesamten Lastbereich deutlich erhöhen, indem die Netzteile digital geregelt werden. Wir setzen auf einstufige EMI-Filter mit einer sehr präzisen Anpassung. Denn im Vergleich dazu haben zwei- oder dreistufige Konzepte hohe Kupferverluste und verbrauchen viel Platz.« Eine digitale Regelung des Netzteils sieht auch Steve Roberts, Technical Director der Recom-Gruppe, als einen Schlüssel für eine höhere Effizienz und nennt ein Beispiel: »Normalerweise reduziert eine PFC-Schaltung die Effizienz, weil sie der Eingangsspannung eine zusätzliche Stufe hinzufügt. Eine digitale PFC-Schaltung hingegen kann einen Leistungsfaktor von bis zu 0,999 erreichen.«

Sowohl Hermann Püthe, geschäftsführender Gesellschafter von inpotron Schaltnetzteile, als auch Apostolos Baltos, Entwicklungsingenieur bei Bicker Elektronik, führen die höheren Wirkungsgrade zum Teil auch auf die Weiterentwicklung bei den Komponenten zurück. Nicht nur der Durchlasswiderstand RDS(on) der Schalttransistoren ist stetig gesunken, »auch passive Bauteile, wie Elektrolyt- beziehungsweise Polymerkondensatoren haben einen Beitrag hierzu geleistet«, wie Herrmann Püthe feststellt.

Wo sehen Sie in einem Netzteil noch Potenzial, den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen, und wie schaut der Weg dorthin aus?

Die Jagd nach immer höheren Wirkungsgraden sieht Michael Heinemann als beendet: »Der Industriemarkt verlangt eher robuste Geräte mit einem hohen Wirkungsgrad. Denn werden die Bauteile kritisch ausgelegt und im Grenzbereich betrieben, lässt sich zwar der Wirkungsgrad steigern, die Zuverlässigkeit ist jedoch nicht mehr optimal gewährleistet.« Folgende Baustelle macht Herrmann Püthe aus: »Bei einem im Netz mit 100 V oder 115 V betriebenen Netzteil beeinflusst der primärseitige Brückengleichrichter die Verluste maßgeblich. Diesen mittels ‚intelligent‘ ansteuerbarer Halbleiter – zum Beispiel Siliziumkarbid‐Transistoren mit 1200 V Sperrspannung – zu ersetzen, wäre ein Weg. Dies ist im Moment aus rein betriebswirtschaftlichen Gründen noch nicht sinnvoll. So eine ‚Bridgeless PFC‘ würde helfen, das ist jedoch auch aus EMV‐Gründen und auch aus Kostengesichtspunkten noch nicht so einfach.« Die EMV-Problematik steht auch dem Vorschlag von Steve Roberts derzeit entgegen: »Es lässt sich die Flankensteilheit des primären Schaltens steigern. Dies erfordert allerdings später eine bessere Filterung im Wandler.«

Einen anderen Ansatz beschreibt Apostolos Baltos: »Bei Bicker favorisieren wir flexible Netzteil-Topologien, die an die jeweilige Anwendung angepasst sind, zum Beispiel auch die Implementierung von Hilfsnetzteilen, die bei kleinen Leistungen arbeiten, solange das Hauptnetzteil nicht benötigt wird.«