Leistungselektronische Maßanzüge

Vielfalt der Stromversorgungen

5. Mai 2021, 12:45 Uhr | Von Herman Püthe, Geschäftsführender Gesellschafter von inpotron Schaltnetzteile

Bild 1: Professionelle LED-Beleuchtungen wie die PSU-0171-02 arbeiten bei Betriebstemperaturen von –20 bis +65 °C und nutzen den PM-Bus zur Messdatenübertragung.

Maßgeschneidert oder doch lieber von der Stange? Dieser Artikel zeigt die überraschend große Vielfalt an Stromversorgungen für elektronische Systeme in den verschiedensten Anwendungsbereichen.

Nirgendwo zeigt sich die Bandbreite der Implementierung elektronischer Stromversorgungen deutlicher als bei den Herstellern kundenspezifischer Lösungen. Sie kommen überall dort zum Zug, wo Anforderungen existieren, die sich nicht durch Produkte von der Stange abbilden lassen. Wer eine Stromversorgung mit spezifischen, auf das Endprodukt und den Markt zugeschnittenen Merkmalen benötigt, ist bei diesen Spezialisten an der richtigen Adresse.

So liefert etwa inpotron Schaltnetzteile nicht nur Standard-Netzteile, sondern ist als Spezialist für die Entwicklung und Fertigung von individuell maßgeschneiderten Stromversorgungen und DC/DC-Wandlern immer wieder gefordert, sich mit neuen Herausforderungen auseinanderzusetzen und sich insbesondere mit den besonderen Marktgegebenheiten der Anwendungen zu befassen. Im besonderen Fokus nahezu aller Projekte steht dabei die Vermeidung von Verlusten, also ein hoher Wirkungsgrad.

Bei inpotron reicht das Spektrum der Stromversorgungen von Industriesteuerungen über Gebäudesystemtechnik und Medizintechnik bis hin zu LED-Beleuchtung, Kommunikations- und Medientechnik sowie Transport- und Verkehrswesen. Die hohe Kompetenz in der Entwicklung findet ihre Fortsetzung dabei in einer tiefen und für alle Belange der Fertigung und Logistik optimierten Wertschöpfungskette. Im Fokus der gesamten Organisation steht das Ziel, komplette Lösungen anzubieten. Welche besonderen Erfordernisse dabei mit Stromversorgungen für die verschiedensten Anwendungsbereiche verbunden sind, zeigen folgende Beispiele.

Ein Stromversorgung für eine professionelle LED-Beleuchtung weist eine Reihe von technologischen Besonderheiten auf, aus denen sich das hohe technische Niveau des Geräts ersehen lässt. Ihre Wärmeabfuhr erfolgt über die Gerätegrundplatte, welche wiederum thermisch an den Kundenkühlkörper angebunden ist. Weil das Gerät mit einem geschlossenen Gehäuse versehen ist, war es notwendig, die Bauteile für die entsprechend erhöhte Innenraumtemperatur auszulegen. Eine reine Kontaktkühlung für die vergleichsweise kleine Bauform bedingt einige konstruktive Kniffe, die thermisch belasteten Komponenten mit einer dauerhaft guten Wärmekopplung zu kühlen.

Noch wichtiger ist in diesem Fall aber die Umsetzung eines sehr hohen Wirkungsgrades von über 95 Prozent, also die Vermeidung von Verlusten. Mit Einsatz von SiC-Bauteilen in der CCM-Leistungsfaktorkorrektur und einem folgenden LLC-Resonanzwandler, einer aktiven Einschaltstrombegrenzung und aktiver Gleichrichtung wurde die geforderte Effizienz erreicht. Zudem legten die Entwickler ein besonderes Augenmerk darauf, Vibrationen und damit Geräusche gar nicht erst entstehen zu lassen.

Besonderheiten in der Designphase

Als phasenweise herausfordernd stellt sich die Wärmeanbindung dar. Nicht nur die hohe Leistung der Stromversorgung, sondern auch die Eigenwärme der Kundenanwendung hatte einen hohen Wärmeeintrag zur Folge. In Zusammenarbeit mit dem Kunden, nach intensiven Klimatests und durch ein effektives Wärmemanagement konnten diese Probleme gelöst werden.

Eine Herausforderung für das Entwicklerteam und das Team Produktzertifizierung stellte das breite Spektrum der spezifischen Sicherheits- und EMV-Normen für den weltweiten Einsatz dar. Zur Kommunikation der PSU mit der Kundenanwendung wird ein PM-Bus eingesetzt. Hierüber werden dem Kunden Daten aus dem Netzteil zur Analyse der Betriebszustände wie Temperatur, Belastung und vieles mehr zur Verfügung gestellt.