Stromversorgung Trio Power von Phoenix Contact
Neues Kühlkonzept, neue Topologie
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Wärmeabführung über das Gehäuse
Die gegen EMV-Einflüsse resistente Regler- und Schaltungs-Topologie wurde unter Berücksichtigung möglichst geringer Wärmeentwicklung aufgebaut. Thermisch kritische Bauelemente wie Elektrolyt-Kondensatoren befinden sich ausschließlich in unkritischen Temperaturzonen der Platine. Überall dort, wo sich Wärme entwickelt, wird sie direkt durch die Leiterkarte geführt und über die gesamte Gehäusefläche mit integriertem Kühlkörper abgeleitet. Auch bei ständigen Laständerungen muss die Stromversorgung die Ausgangsleistung zuverlässig bereitstellen. Wird der dynamische Boost wiederkehrend angefordert, produzieren die geräteinternen Bauelemente – beispielsweise die MOSFETs und Wickelgüter – je nach Innenwiderstand zusätzlich Wärme. Neben der Umgebungstemperatur am Einsatzort heizt die Eigenerwärmung der Bauteile den Innenraum des Gehäuses weiter auf, was einen negativen Effekt auf die Lebensdauer temperaturempfindlicher Bauteile hat. Hier entscheiden bereits 10 K über den Nutzungszeitraum.
Der Elektrolyt-Kondensator, der z.B. für eine zulässige Umgebungstemperatur bis maximal 105 °C spezifiziert ist, bestimmt die Lebensdauer des Netzteils. Wird er nicht an dieser Spezifikationsgrenze betrieben, sondern nur bei 95°C, wirkt sich das positiv auf die Lebensdauer aus: Sie verdoppelt sich. An den punktuell auftretenden Hotspot-Zonen führt die Stromversorgung die Wärmemenge daher zielgerichtet durch die Leiterkarte und verteilt sie dann homogen in die Gehäusefläche mit eingebautem Kühlkörper (Bild 1). So bleiben die Module deutlich kühler und ihre Lebensdauer verlängert sich erheblich.
Schnell auf der Schiene
Trio Power bietet hier die Push-in-Anschlusstechnik, mit der sich Ein- und Ausgänge sowie die Signalisierungskontakte werkzeuglos verdrahten lassen. Das senkt die Kosten und erhöht die Effizienz im Schaltschrankbau. Die Gehäuseabmessungen spielen vor allem in dezentralen Schaltkästen eine große Rolle. Im Vergleich zur Vorgänger-Generation wird bei den neuen DIN-Schienen-Geräten bis zu 40 Prozent Platz eingespart. So weist das dreiphasige 20-A-Netzteil eine Breite von nur 65 mm auf. Die sieben Geräte-Varianten liefern 24 V Gleichspannung bei Ausgangsströmen von 3 bis 20 A und einer Baubreite von 30 bis 68 mm (Aufmacherbild). Die MTBF-Werte (Mean Time Between Failure) liegt bei über einer Million Stunden. Zu den weiteren Eigenschaften zählen eine aktive Funktionsüberwachung mit der LED „DC OK“ sowie ein potenzialfreier Signalkontakt.
Unterlagen nach Frank Zeiger, Anja Moldehn (Phoenix Contact)
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