Stromversorgungen der besonderen Art

Optimiert für starke Laser

21. Februar 2023, 5:30 Uhr | Heinz Arnold

Sehr gutes dynamisches Verhalten und Zuverlässigkeit – die Voraussetzung für Stromversorgungen in Lasern für die Metallverarbeitung und in der Halbleiterfertigung. SFC Energy hat dies mit hoher Leistungsdichte und günstigem Preis pro Watt kombiniert.

An Stromversorgungen für Laser werden besondere Anforderungen gestellt, sodass eine Standard-Stromversorgung für diese Anwendungen meist nicht infrage kommt. SFC Energy hat sich auf die Entwicklung dieser Stromversorgungen spezialisiert. »Gerade der Markt für Laser in der Materialbearbeitung wächst sehr stark«, sagt Hans Pol, COO von SFC Energy, im Interview mit Markt&Technik.

Neuen Schub hatte die Entwicklung derartiger Laser bekommen, als das Laser-Licht in der geforderten Stärke mithilfe von Dioden erzeugt werden konnte. Bis dahin waren Laser für den Einsatz in der Telekommunikation bis 48 V Standard. Doch wenn es beispielsweise darum geht, sie zum Schneiden von Metallen oder für das Schweißen einzusetzen, konnte diese Technik so nicht verwendet werden.

Denn wenn zum Beispiel Löcher in ein Metall gebohrt werden sollen, die im Abstand von 1 cm sitzen, dann müssen die Laser in schneller Folge an- und ausgeschaltet werden. »Das wäre mit den Stromversorgungen für die Telekommunikation nicht möglich, dieses dynamische Verhalten würde die Endstufe zerstören«, erklärt Hans Pol, der im SFC-Energy-Konzern das Segment Clean Power-Management verantwortet.

Die Dioden-basierten Laser, die für solche Anwendungen vorgesehen sind, benötigen daher völlig neue Stromversorgungen. Bereits im Jahr 2017 hatte SFC Energy die erste Generation ihrer neuen Stromversorgungen auf den Markt gebracht, die speziell für Laser für die Metallbearbeitung und für das Schweißen ausgelegt waren. Sie arbeiten mit Spannungen zwischen 0 und 40 V und sind mit einem analogen Interface ausgestattet. SFC Energy hat sie so konstruiert, dass sie sehr kompakt aufgebaut sowie kosteneffektiv sind und sich modular kombinieren lassen.

Anfang 2022 hat SFC Energy die zweite Generation dieser Stromversorgungsmodule vorgestellt. Sie können einzeln genutzt oder zu Systemen aufgebaut werden. Die Leistung liegt zwischen 8000 und 20.000 W, die Spannungen zwischen 9 und 180 V.

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Diese Modularität gibt dem Anwender ein hohes Maß an Flexibilität. Und selbst wenn mehrere Module kombiniert werden, ergibt sich immer noch eine geringe Gesamtgröße. Sie verfügen zusätzlich über isolierte digitale Schnittstellen, sodass sie ohne DAC-Wandlung direkt über digitale Busse kommunizieren können. Trotz der besseren Leistung sind sie wie die Netzteile der ersten Generation immer noch in 19-Zoll-Gehäusen untergebracht.

Ein weiteres Beispiel ist das »LACS7600-8x65V-35A«, ein modulares Hochleistungsnetzteil, das Konstantstrom liefert und für Anwendungen geeignet ist, die schnelle Impulse erfordern. Es ist so konfigurierbar, dass es Ausgangsleistungen von bis zu 18.200 W liefert. Jeder Ausgang kann als Hochgeschwindigkeitsstromquelle mit Anstiegs- und Abfallzeiten von weniger als 10 µs verwendet werden.

Jeder Ausgang lässt sich parallelschalten, um eine noch höhere Ausgangsleistung zu erzielen. »Diese Leistung ist einzigartig in einem 19-Zoll-Gehäuse«, sagt Hans Pol. Deshalb kann diese Stromversorgung mit Modulen von 65 V und 35 A in Schritten von bis zu 2275 W an spezielle Anwendungen angepasst werden.

Die hohe Leistungsdichte erreichen die Hochleistungsnetzteile von SFC auch, weil sie wassergekühlt sind. »Die Wasserkühlung trägt wesentlich dazu bei, höhere Leistungsdichten zu erreichen, und das ist eines der wichtigsten Ziele für die Zukunft«, so der diplomierte Elektrotechniker.

Er räumt zwar ein, dass noch nicht jeder die Wasserkühlung einsetzt, aber es gibt einige Punkte, die die Scheu brechen. Denn Wasser ist fast immer verfügbar, für zusätzliche Konditionierungssysteme und Wärmetauscher. Dagegen haben Ventilatoren zur Luftkühlung ihre Nachteile. Sie machen Lärm und ziehen Staub an, was zusätzliche Wartungsarbeiten erfordert, und haben eine begrenzte Lebensdauer.