Startseite > Power > Spannungswandler > Wirkungsgrad – Dichtung und Wahrheit

Studie zu DC/DC-Wandlern

Wirkungsgrad – Dichtung und Wahrheit

4. Juni 2018, 9:00 Uhr | Ralf Higgelke und Benjamin Stoll

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Dichtung – Was in den Datenblättern steht

Als Studienobjekt wählten wir ein Standardformat: isolierte DC/DC-Wandler in der Baugröße 2 Zoll × 1 Zoll mit einer Ausgangsleistung von etwa 30 W. Wir bekamen insgesamt zwölf Testmuster von elf namhaften Stromversorgungsherstellern weltweit (Tabelle 2).

Im ersten Schritt haben wir die Datenblätter dahingehend untersucht, wie die verschiedenen Unternehmen den Wirkungsgrad darin jeweils spezifizieren. Und hier trennt sich bereits die Spreu vom Weizen: Zwar geben alle den Wirkungsgrad prominent auf der Startseite des Datenblatts an, aber nur drei der zwölf untersuchten Datenblätter – nämlich die von Cosel, Mornsun und Recom – geben auch eine entsprechende Kurve an. Denn der Wirkungsgrad ist keineswegs ein konstanter Wert, sondern hängt stark vom Arbeitspunkt ab. Welche Parameter den Wirkungsgrad beeinflussen, besprechen wir später noch.

Matchmaker+ Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+

Anbieter/Produkt	Format	Ausgangs-leistung	Wirkungsgrad (Datenblatt)	Wirkungsgrad (gemessen)	Wirkungsgrad-kurve
Artesyn AEE08A18-L	2 Zoll x 1 Zoll	40 W	89 %	88,4 %	Nein
Artesyn AEE10A18-L	2 Zoll x 1 Zoll	50 W	91 %	89,9 %	Nein
Cincon EC9BW-24S05	2 Zoll x 1 Zoll	30 W	88,5 %	89,9 %	Nein
Cosel MGFS302412	2 Zoll x 1 Zoll	30 W	89 %	89,6 %	Ja
CUI PDQ30-D	1 Zoll x 1 Zoll	30 W	90 %	88,9 %	Nein
Mean Well SKM30A-12	2 Zoll x 1 Zoll	30 W	89,5 %	89,3 %	Nein
Mornsun URB2405LD-30WR3	2 Zoll x 1 Zoll	30 W	88 %	88,1 %	Ja
MTM Power PMD30 24S05	2 Zoll x 1,6 Zoll	30 W	89 %	88,5 %	Nein
Murata NPH15S2405iC	2 Zoll x 1 Zoll	15 W	84 %	87 %	Nein
Recom RP30-2405SFW	2 Zoll x 1 Zoll	30 W	88 %	86,3 %	Ja
TDK-Lambda CCG30-24-05S	1 Zoll x 1 Zoll	30 W	89 %	88,4 %	Nein
Traco TEN 30-2411	2 Zoll x 1 Zoll	30 W	90 %	89,0 %	Nein

Tabelle 2: Zusammenfassung des Benchmarkings der DC-DC-Wandler.

Die überwiegende Mehrzahl der Datenblätter begnügt sich mit Angaben wie »High Efficiency ~ 91 %« oder »up to 89 %« (Bilder 1 und 2). Wie sinnvoll so etwas ist, soll folgendes Zitat des technischen Leiters eines bekannten europäischen Stromversorgungsherstellers belegen: »Wenn es heißt ›bis zu 92 Prozent‹, dann bedeutet das, dass dieser Wert in der Praxis nie erreicht wird!« Erschwerend kommt hinzu, dass viele Hersteller noch nicht einmal spezifizieren, unter welchen Bedingungen diese Werte jeweils erreicht wurden. Zum Teil finden sich Angaben wie »typ.«, was keinerlei Aussagekraft hat. Wieder andere geben immerhin »unter Nominalbedingungen und Volllast« an.

Positiv stechen die Datenblätter von Mornsun und Recom heraus. Bei beiden finden sich Diagramme zum Wirkungsgrad über die Eingangsspannung und die Last (Bild 3). Mornsun gibt in einer Tabelle zusätzlich den typischen und den minimalen Wirkungsgrad nebst Messbedingungen für alle Varianten an. Bei allen Datenblättern ist zu bemängeln, dass kein einziger der untersuchten Anbieter die Fehlertoleranz spezifiziert und welches Mess-Equipment zum Einsatz kam.

Dabei ist für die Anwender der Wirkungsgrad schon ein wichtiges Kriterium. In einer von der DESIGN&ELEKTRONIK im Jahr 2016 durchgeführten Marktstudie mit über 1200 Teilnehmern sprachen sich 78 % für ein standardisiertes Verfahren für die unabhängige Bestimmung des Wirkungsgrads aus. Gleichzeitig gab ungefähr der gleiche Prozentsatz an, dass sie lieber den Wirkungsgrad angegeben haben möchte statt die Verluste.

Bleiben an dieser Stelle folgende drängenden Fragen zu stellen: Warum sind die Wirkungsgradangaben in den Datenblättern so diffus? Und warum gibt es kein standardisiertes Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrads? Die Antwort kann nur lauten: Die Hersteller sind an einer Vergleichbarkeit (und damit Austauschbarkeit) ihrer Produkte nicht wirklich interessiert.