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DIN-Schienennetzgeräte

Optimierte Lastverteilung im Parallelbetrieb

4. November 2025, 8:00 Uhr | Von Maximilian Hülsebusch, Global Product Marketing and Communications Manager bei Puls

Bild 1. Gleichmäßige Lastverteilung und stabile Ausgangsspannung durch aktives Load Sharing

Aktives Load Sharing und Buskommunikation sind der nächste Entwicklungsschritt bei parallelschaltbaren DIN-Schienen-Stromversorgungen. Weg von Drift-Effekten hin zu präziser, skalierbarer Leistungsaufteilung. Erste Standard-DIN-Schienennetzgeräte mit dieser Möglichkeit stellt jetzt Puls vor.

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In manchen Anwendungen werden höhere Leistungen benötigt, als eine einzelne Stromversorgung liefern kann. Dies gilt insbesondere für die beliebten, weil konvektionsgekühlten und einfach skalierbaren Stromversorgungen auf der DIN-Schiene. So haben Anwendungsingenieure und Entwickler von Puls schon Anwendungen gesehen, bei denen bis zu zehn 960 W Stromversorgungen parallel geschaltet wurden. Aber wie sieht es dann mit der Lastverteilung und der Stabilität der Ausgangsspannung aus, wenn das konventionelle, passive Droop-Load-Share-Verfahren eingesetzt wird, und welche Vorteile bietet eine aktive Load-Share-Methode?

Am Beispiel des neuen 960-W-Netzteils der Planet-Familie TP960.241, in dem zum ersten Mal bei einer DIN-Schienen Stromversorgung das aktive Verfahren eingesetzt wird, werden die Unterschiede beleuchtet. So liegen die Vorteile unter anderem in der vollkommen stabilen Ausgangsspannung, der gleichmäßigen Auslastung der Netzteile und der einfachen Installation.

Probleme des passiven Load Sharings

Eine gängige Lösung, die für das passive Load Sharing bei parallelgeschalteten Netzteilen eingesetzt wird, ist der »Droop« (Spannungsabfall). Durch eine absichtlich verschlechterte Lastausregelung sinkt die Ausgangsspannung mit zunehmendem Strom. Bei exakt eingestellten Ausgangsbedingungen ergibt sich dann die gewünschte Lastaufteilung. Diese hängt von der Steilheit der Kennlinie des Spannungsrückgangs ab. Je steiler sie eingestellt ist und je genauer die Ausgangsspannungen der Netzteile eingestellt sind, desto gleichmäßiger wird die Last aufgeteilt.

Da man bei Anwendungen ohne Parallelschaltung die genaue Ausgangsregelung haben möchte, gibt es am Netzgerät die Umschaltmöglichkeit: Single Mode = genaue Regelung, Parallel Mode = Droop-Verhalten. Das Vorgängermodell QT40.241 war im Parallel Mode so eingestellt, dass zwischen 5 und 100 Prozent Last die Spannung um 1 V linear und definiert absinkt. Dieser Wert war ein Kompromiss zwischen einem guten Load Sharing, das immer besser wird, je stärker die Spannung abfällt, und einer stabilen Ausgangsspannung.

Bei einer Spitzenleistung von 200 Prozent jedoch, die das neue TP960 zur Verfügung stellt, wäre der Spannungsabfall dann schon 2 V. Hinzu kommt noch der unvermeidliche Spannungsabfall auf der Leitung zwischen Netzteil und Verbrauchern. Anstelle einer genauen Ausgangsspannung ergibt sich nur ein ungefähr stabiles Verhalten.

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Probleme beim passiven Load Sharing

Eine deutliche Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Last, besonders falls man die hohe Spitzenlastfähigkeit des Netzteils nutzen will.
In seinem Ausmaß ist das Load Sharing abhängig von der exakt gleichen Einstellung der Ausgangsspannung aller Netzteile und der genau gleichen Leitungswiderstände zwischen jedem Netzteil und der Last. Selbst wenn die Ausgangsspannungen bei der Inbetriebnahme sehr gleich eingestellt wurden, driften sie aufgrund von Temperatur- und Alterungseinflüssen in unterschiedliche Richtungen, und das anfänglich gute Load Sharing wird schlechter.
Man muss am Netzteil auf den Parallel Mode umstellen. Das kann vergessen werden.
Bei einer zwangsläufig ungleichmäßigen Auslastung bestimmt das am stärksten belastete Netzteil die Ausfallrate und die Lebensdauer. Man erhält also nicht die grundsätzlich mögliche Zuverlässigkeit.

Aktives Load Sharing als Lösung

Eine grundsätzliche Lösung, die eine stabile Ausgangsspannung, eine gleichmäßige, langzeitstabile Lastverteilung und eine einfache Inbetriebnahme bietet, ist der Ersatz des passiven durch ein aktives Load Sharing. Aktives Load Sharing ist ein geregeltes Verfahren, bei dem die parallelgeschalteten Netzteile über eine Eindraht-Kommunikationsleitung miteinander verbunden sind. Jedes Netzteil misst seinen Ausgangsstrom und passt ihn so an, dass alle Module gleichmäßig zur Gesamtlast beitragen.

Bei hochwertigen Servernetzteilen wird dieses Verfahren schon lange angewendet und es ist erprobt. Bei DIN-Schienen Netzteilen ist Puls der weltweit erste Anbieter, der diese Möglichkeit bei den 3-phasigen 960-W-Stromversorgungen seiner neuen Produktfamilie Planet standardmäßig anbietet.

Über den Load Share Bus werden Spannungsdifferenzen von bis zu 0,4 V ausgeregelt, die durch unterschiedliche Einflüsse entstehen könnten. Die Kommunikation über den Bus erfolgt mit einem hohen Pegel von mehreren Volt. Sie ist damit robust und störsicher. Ein falscher Anschluss führt nur dazu, dass das Load Sharing nicht mehr funktioniert, jedoch zu keinem Ausfall.

Selbst hohe dynamische Lastwechsel werden durch dieses Verfahren beherrscht, und die Spannung bleibt stabil. Auch die sehr hohe Mindestlebensdauer der Geräte von über 100.000 Stunden bei Volllast und 40 °C Umgebungstemperatur der Planet Geräte bleibt erhalten. Aktives Load Sharing ist also in allen Belangen dem passiven überlegen. Mit geringem Mehraufwand erhält man ein viel besseres Verhalten.

Aktives Load Sharing – ein Praxisbeispiel

Ein Anwender benötigt für die Anlaufphase von Motoren für einige Sekunden 4 kW Leistung. Auch bei dieser hohen Belastung soll die Spannung voll zur Verfügung stehen, um das volle Drehmoment der Motoren zu behalten.

Im Fall der Planet TP960-Stromversorgungen kann die derzeit einzigartige Kombination aus der sehr hohen Spitzenleistung von 200 Prozent und dem aktiven Load Sharing der Stromversorgungen hier ihr volles Potenzial ausspielen. Mit nur zwei Netzteilen, die zusammen eine Breite von lediglich 160 mm haben, ist es möglich, 4 kW stabil bereitzustellen (Bild 2).

Durchdachtes Zusammenspiel von Funktionen

Am Beispiel des Load Share Bus wird auch deutlich, wie gut die verschiedenen Netzteilfeatures der Planet-Lösungen zusammenspielen. Bei der Entwicklung seiner neuen Netzteilfamilie hat sich Puls stark auf die reibungslose Nutzererfahrung konzentriert.

So ermöglicht der Load Share Bus in Kombination mit dem Spannungsselektor, den überarbeiteten Federzugklemmen und der integrierten LED-Lastanzeige eine um 95 Prozent schnellere Installation im Vergleich zu einem Netzteil mit Passive Load Sharing.

Beim Planet TP960 entfallen das Angleichen der Ausgangsspannung mit Multimetern sowie die exakte symmetrische Verkabelung. Es muss lediglich der Spannungsselektor an der Front der parallel geschalteten Geräten auf den gleichen Wert eingestellt werden. Dadurch wird eine potenzielle Fehlerquelle bei der manuellen Messung vermieden.

Durch den Einsatz neuer Quick-Connect-Klemmen können alle Kabeltypen werkzeuglos verbunden werden. Auch das spart Zeit und Kosten bei der Installation. Durch die horizontale Platzierung der Klemmen an der Geräteunterseite bleibt zudem die Gerätefront jederzeit frei zugänglich, was die Bedienung erleichtert und die Sicherheit erhöht. Mit der neuen LED-Lastanzeige lassen sich die Wirksamkeit des aktiven Load Sharings und die Auslastung des Netzteils vor Ort überprüfen (Bild 3). Auf einen Blick informiert die Anzeige über die aktuelle prozentuale Auslastung des Netzteils und meldet über eine Status-LED zudem DC-seitige Überlastung oder Kurzschlüsse, wiederum ohne zusätzliche Messgeräte.

Kernkompetenzen weiter im Fokus

Zusätzlich zu den zahlreichen technologischen Detailverbesserungen hat Puls bei den Kernparametern der Stromversorgung nochmals sichtbar nachgelegt: Wirkungsgrad, Baugröße und Lebensdauer zeigen jeweils eine Verbesserung um rund 30 Prozent gegenüber den eigenen 3-Phasen-Netzteilen der Vorgängergeneration. Dadurch sparen Anwender Platz und Kosten – besonders, wenn sie mehrere Netzteile im Parallelbetrieb einsetzen.

Beim Wirkungsgrad gelang nochmal ein enormer Fortschritt: 97 Prozent bei Volllast sind mit Abstand eine neue Bestmarke und erlauben eine einzigartige Kombination von geringen Abmessungen und langer Lebendsauer.

Auch in puncto Systemintegration bieten die Planet-Geräte Vorteile. Dank der kompakten Baubreite von lediglich 79 mm und dem geringen Gewicht von 1,1 kg lassen sich die Netzteile platzsparend im Schaltschrank unterbringen. Da Anlagen in der Praxis selten durchgehend unter Volllast laufen, ermöglicht die hohe Bonus Power von 200 Prozent in vielen Fällen zudem ein Downsizing der Stromversorgungen, mit entsprechend spürbaren Platz- und Kostenvorteilen.

Eine Mean Time Between Failures (MTBF) von bis zu 325.000 h bei 40 °C sowie die Mindestlebensdauer von über 100.000 h unterstreichen die Eignung für den langfristigen, zuverlässigen Einsatz auch in anspruchsvollen industriellen Umgebungen.

Mit aktivem Load Sharing mehr erreichen

In der Automatisierung steigen die Anforderungen kontinuierlich: Effizienz, Verfügbarkeit, TCO und CO2-Bilanz entscheiden. Wer vor diesem Hintergrund bei parallelgeschalteten Netzteilen weiterhin ausschließlich auf Droop setzt, akzeptiert Kompromisse bei Präzision und Verfügbarkeit.

Aktives Load Sharing mit Buskommunikation markiert dagegen den nächsten Entwicklungsschritt: weg von tolerierten Drift-Effekten, hin zu präziser, skalierbarer Leistungsaufteilung. Die Planet-Netzteile zeigen, wie das gelingt: stabile Spannung, schnelle Regelung, vereinfachte Integration, nachhaltiger Betrieb. Wer parallelgeschaltete Netzteile nicht nur »zum Laufen« braucht, sondern reproduzierbar die maximale Performance erreichen will, wird an einem aktiv geregelten Verfahren kaum mehr vorbeikommen.