Standby-Stromversorgungen
Energiewende im Kleinformat
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Standy-Leistung getrennt bereitstellen
Die Lösung ist einfach und hat einen Preis, der sich schnell amortisieren soll. Der Standby-Kreis wird über ein eigenes Kleinnetzteil versorgt, das einen geringen Leerlaufstrom hat. Das Hauptnetzteil wird über ein Relais vollständig vom Netz getrennt und scheidet als heimlicher Verbraucher aus (Bild 1).
Speziell für solche stromsparenden Applikationen hat Recom eine Familie sehr kleiner Netzteile entwickelt, die über Nennleistungen von 1 W, 2 W und 3 W verfügen. Die neuen Module mit der Bezeichnung »RAC01«, »RAC02« und »RAC03« (Tabelle 1) zeichnen sich trotz der niedrigen Leistung durch einen Wirkungsgrad von bis 78% aus. Die Leerlaufleistung liegt im Idealfall bei 30 mW und damit um Faktor 16 besser, als in der EuP-Richtlinie für 2013 gefordert.
Die Idee ist hier, unabhängig von Grenzwerten für jede Applikation ein optimal dimensioniertes Netzteilmodul anbieten zu können. Denn spätestens seit niedriger Energieverbrauch zum Kaufargument geworden ist, macht die Industrie ernst und setzt Kleinnetzteile zur Versorgung von Standby-Kreisen auch bei Produkten ein, die nicht von der EuP-Richtlinie betroffen sind.
Der in den Datenblättern genannte Wirkungsgrad von Netzteilmodulen oder DC/DC-Wandlern gibt nur begrenzt Aufschluss über die tatsächlichen Verluste. Wie bereits erwähnt, sind Wandler so konzipiert, dass sie ihren maximalen Wirkungsgrad nahe Volllast erreichen. Mit sinkender Auslastung sinkt auch der Wirkungsgrad – im Leerlauf tendiert er sogar gegen Null. Für die optimale Effizienz einer Schaltung ist es also wichtig, keine überdimensionierten Wandler einzusetzen.
Während sich dies in der mittleren und oberen Leistungsklasse schon aus Platz- oder Preisgründen verbietet, ist dies bei sehr kleinen Wandlern nicht automatisch der Fall. Die Miniaturisierung stößt an technische Grenzen. Wesentliche Bauteile wie Trafo, Gleichrichter und Schalttransistor lassen sich nicht beliebig verkleinern, nicht zuletzt der spezifizierten Isolationsspannungen wegen. Außerdem steigen ab einem bestimmten Punkt die Produktionskosten. DC/DC-Wandler mit 1 W Nennleistung sind scheinbar die optimale Wahl, denn bei noch kleinerer Leistung tendieren die Preise wieder nach oben. Wo also ist der Sinn, wenn Recom viel Zeit und Geld in die Entwicklung hoch effizienter 1/4-W-Wandler steckt, zumal es bei kleineren Nennleistungen generell schwieriger ist, einen guten Wirkungsgrad zu erzielen?
1/4-W-Wandler
Der Nutzen von Kleinstwandlern wie Recoms neuer Familie »R0.25S« und »R0.25« wird sichtbar, wenn man die Verluste eines gut ausgelasteten 1/4-W-Wandlers mit jenen des niedrig ausgelasteten 1-W-Wandlers »R1S« vergleicht (Bild 2).
Obwohl der R0.25S bei Volllast mit 5 V/50 mA am Ausgang nur einen Wirkungsgrad von 70% erreicht liegt er zehn Prozentpunkte besser als der große Wandler bei gleichem Laststrom. Denn dieser ist eigentlich für 200 mA dimensioniert und nur ungenügend ausgelastet, sodass sein Wirkungsgrad auf 60% sinkt. Der Energieverlust des R1S liegt deshalb mit 0,1 W gut 30 Prozent höher als die 0,075 W des kleineren R0.25S. Bei niedrigerer Auslastung wird der Unterschied noch gravierender. Es ist also durchaus sinnvoll, für Applikationen mit eng begrenztem Energiebudget trotz höherer Kosten die kleineren Wandler einzusetzen.
Recoms neue Mini-DC/DC-Wandler sind bis 1 kV isoliert und können ohne Derating bei Umgebungstemperaturen bis +100 °C eingesetzt werden. Die Wandler sind mit Single-Ausgang, (S), dualem Ausgang (D) sowie mit zwei getrennten Ausgängen (DA) lieferbar.
Der Autor: Reinhard Zimmermann ist Product Marketing Manager bei Recom Electronic
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