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Magic Power Technology

Netzteil auf Embedded-System abgestimmt

17. Januar 2020, 11:00 Uhr | Heidrun Seelen und Frank Cubasch, Magic Power Technology

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Unterschiedliche EMV-Anforderungen

Zu berücksichtigen sind bei der elektromagnetischen Verträglichkeit sowohl die Emissionen (Störabstrahlung) als auch die Immissionen (Störeinstrahlung/Störfestigkeit). Bei der Störabstrahlung gelten mit der Grenzwertkurve B sowohl für Industrie- als auch Consumer-Applikationen in den meisten Fällen identische Limits.

Anders sieht es bei der Störfestigkeit aus. Dort sind die Grenzwerte bei Industrieanwendungen deutlich schärfer. Dies ist einfach nachzuvollziehen, denn es macht einen grundlegenden Unterschied, ob ein Rechner zu Hause am relativ unbelasteten Stromnetz oder an einem recht störbehafteten Stromnetz in der Fabrikhalle hängt. In häuslicher Umgebung sind die Folgen bei einer Havarie in aller Regel überschaubar – ganz anders als bei einem Industrie-PC. Arbeitet dieser beispielsweise in der Nähe von Frequenzumrichtern, muss er hohen Burst-Paketen und anderen von außen kommenden Störungen standhalten können. Ein Fehler führt neben Kosten unter Umständen auch zu Personenschäden.

Da bei Bundles Distributor und Netzteilhersteller die Komponenten bereits miteinander vorvermessen haben, ist es recht wahrscheinlich, dass die EMV-Prüfung weniger Komplikationen mit sich bringt. Zudem hat der Kunde bei Rückfragen nur einen Ansprechpartner, der die Bundle-Lösung zudem im Detail kennt.

Zwei Stromversorgungen im Vergleich

Die Vorprüfungen umfassen je nach Bundle unter anderem:

Leistungstests unter Standard- und Worst-Case-Bedingungen,
Regelung und Spannungstoleranzen,
Tests des Temperaturverhaltens,
EMV-Vormessungen von Störab- und -einstrahlungen im Gesamtsystem und
Funktionsprüfungen.

Im Versuchsaufbau wurden für den ersten Punkt die Komponenten zusammen mit zwei verschiedenen ATX-Netzteilen vermessen. Vorab wurde die Summenleistungsaufnahme im normalen Betrieb unter Windows ermittelt, und zwar durch Messungen auf der Primärseite des Netzteils. Sie betrug 20 W bis 25 W, wovon ca. 18 W bis 23 W auf das mini-ITX-Board entfallen.

Zu Beginn wählte der Kunde eine kleine Stromversorgung mit etwa 60 W aus. Entsprechend der Leistungsanforderungen der Komponenten war dies auf dem Papier ausreichend. Beim Hochlaufen des Systems traten jedoch sporadisch Fehler auf, indem das Board von selbst wieder bootete. (Bild 5). Diverse Änderungen an den Bios-Einstellungen, an den Komponenten etc. änderten nichts daran.

Anschließend wurde derselbe Versuchsaufbau mit einem leistungsstärkeren ATX-Netzteil ausgestattet, in diesem Fall mit dem MPI-822H. Bei erneuten Messungen lief alles fehlerfrei und ohne Abschalten durch (Bild 6). Wo lag die Ursache?

Mit einem Wattmeter wurde der Leistungsbedarf noch einmal messtechnisch überprüft. Auf der AC-Seite angeschlossen, zeigte es beim Booten Spitzenleistungen von 40 W bis 45 W. Das kleinere 60-W-Netzteil sollte also eigentlich genug Leistungsreserven haben. Erst bei detaillierten Messungen der einzelnen Kanäle zeigte sich, dass das Board kurzfristig einen hohen Strom auf der 12-V-Schiene benötigt. Das leistungsschwächere Netzteil erkannte dies als Fehler und schaltete ab. Das leistungsstärkere Netzteil dagegen konnte die Spitzenlast gut abfedern.

Die Messung mit dem Wattmeter auf der Eingangsseite schlug fehl, weil dieses zu träge auf die Spitzen reagierte. Erst die separate Betrachtung der 5-V- und 12-V-Schienen mit einem Oszilloskop zeigte die Stromspitze.

Fazit

Dieses Beispiel soll deutlich machen, wie wichtig es ist, dass PC-Komponenten und Netzteil aufeinander abgestimmt sind. Oftmals lassen sich erst bei der detaillierten Messung mit speziellen Messgeräten Besonderheiten sichtbar machen.

Ein weiterer Vorteil für den Kunden ergibt sich durch das Bestellen bei einem Systemlieferanten in einer One-Stop-Shop-Politik. Er bezieht möglichst viele Komponenten aus einer Quelle. Dadurch lässt sich nicht nur das Beschaffungs- und Lieferantenmanagement optimieren, sondern auch oftmals die Einstandspreise und Prozesskosten signifikant senken. Darüber hinaus profitiert der Kunde von einem verbesserten logistischen Support, da der Systemlieferant die logistische Abstimmung der Einzelhersteller übernimmt und mit seiner Marktübersicht etwaige Lieferengpässe abfedern kann.

Letztendlich erhält der Kunde ein vorgetestetes Bundle aus den zentralen Systemelementen, das bereits in der Projektierungsphase durch Produktspezialisten auf die jeweiligen Anforderungen ausgerichtet wurde und dies in der Regel auch noch zu einem besseren Preis als bei Bezug der Einzelkomponenten.