Schlüsselparameter Wirkungsgrad Was macht schon ein Prozent aus?

Wirkungsgrad beeinflusst Lebensdauer und Leistungsreserve

Hochwertige Maschinen und Anlagen sollen lange Zeit ohne Störung funktionieren. Die Stromversorgung ist häufig ein die Lebensdauer bestimmendes Teil. Seit 2005 definiert Puls eine Lebensdauer nach klar spezifizierten und nachprüfbaren Kriterien. Für alle Produkte der »Dimension«-Familie gilt eine Mindestspezifikation von 50 000 Stunden bei Volllast und +40 °C Umgebungstemperatur. Die Bestimmung der Lebensdauer erfolgt auf Basis einer Belastungsmessung der verschleißbehafteten Elektrolytkondensatoren (Elkos) und deren garantierter Mindestlebensdauer. Nach der Mindestlebensdauer haben sich nach dieser Belastung die Werte des Elkos um nicht mehr als einen bestimmten Betrag geändert. In der Praxis sind also noch längere Lebensdauern zu erwarten.

Unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise beim Starten eines elektrischen Antriebs, sind kurzzeitig hohe Ströme nötig. Oft war es deshalb nötig, die Stromversorgung für diesen kurzzeitigen Stoßstrom zu dimensionieren, was bedeutete, größere und teurere Netzteile einkaufen zu müssen. Das CPS10 verfügt über 20% Leistungsreserve, die auch bei +60 °C für kurzzeitige Spitzen zur Verfügung steht. Falls die Geräte nur bei bis zu +45°C oder mit Lüftern eingesetzt werden, lässt sich die Dauerleistung auf 120% erhöhen. Auch bei Anwendungen bis +60°C Umgebungstemperatur kann die Stromversorgung knapper und damit kostengünstiger ausgelegt werden.

Getaktete Stromversorgungen begrenzen den Ausgangsstrom bei Überlast. Wird der Maximalstrom erreicht, gehen viele Netzteile in den Hiccup-Modus über, sodass Überlastungen von Kabeln, Leiterbahnen und Verbindungsstellen vermieden werden. Aber es gibt auch einen gravierenden Nachteil: Schwierige Verbraucher wie zum Beispiel Antriebe, die im Anlauf viel Strom benötigen, lassen sich nicht starten.

Daher hat Puls den Hiccup-Modus weiterentwickelt. Das »Hiccup plus«-Verhalten ist eine Kombination aus ausgezogener Kennlinie und einem Hiccup-Verhalten (Bild 3). Der Hiccup setzt erst bei einer durch Überlastung erzwungenen Ausgangsspannung von unter 12 V ein. Und auch in diesem Fall wird für 2 s Strom geliefert. In dieser Phase stellt das 10-A-Gerät sogar über 20 A bereit. Damit können auch schwierigste Lasten starten. Sollte die Überlastung unter 12 V länger als 2 s anhalten, wird über einen Timer der Ausgang für 18 s abgeschaltet. Anschließend erfolgt ein neuer Startversuch mit wiederum 2 s aktiver Zeit.

Neben der thermischen Auslegung beeinflusst auch das mechanische Design die Lebensdauer der Geräte. Schaltschränke werden oft fertig verdrahtet an den Einsatzort geliefert, was bedeutet, dass Netzteile während des Transports, aber auch bei mechanisch anspruchsvollen Anwendungen nicht herunterfallen dürfen. Die mechanische Robustheit wird durch eine sichere Befestigung von mechanischen Elementen, Leiterplatten und schweren Bauteilen (z.B. Trafo, MOSFETs mit Kühlkörper) erreicht sowie durch eine stabile und feste Hutschienenhalterung. Das CPS10 absolvierte erfolgreich Schocktests mit 30 g für 6 ms und 20 g für 11 ms sowie Vibrationstests mit 2 g im Frequenzbereich von 17,8 Hz bis 500 Hz für zwei Stunden. Dies geht über die Normalanforderungen deutlich hinaus.