Netzteil in Blockbauweise – Ursprungs- und Größendefinition
Die Standardgröße für Netzteile in Blockbauweise wurde um 2010 von der Distributed-Power Open Standard Alliance (DOSA) festgelegt. Ziel war es, die Abmessungen zu standardisieren und es Entwicklungsingenieuren zu erleichtern, geeignete Netzteile auf dem Markt zu finden. Die Größe kann von einem ganzen Blockbaustein bis zu 1/32 reichen, wie in
Abb. 1 dargestellt: Standardgröße für Netzteile in Blockbauweise (von DOSA).
Design von Blocknetzteilen: Von DC/DC zu AC/DC.
Die meisten frühen Blocknetzteile verwendeten DC/DC-Wandler mit einer Leistung von 50 W bis 100 W. Diese kamen in verteilten Stromversorgungsarchitekturen (DPA) mit Spannungen von 48 V bis 12 V und von 12 V bis zu niedrigeren Spannungen (z. B. 5 V oder 3,3 V) zum Einsatz. Mit der Entwicklung neuer Komponententechnologien und fortschrittlicher Planartransformatoren wurde es möglich, mehr Leistung auf kleinerem Raum zu realisieren und die Leistungsdichte zu erhöhen. Anfänglich waren die meisten Netzteilplatinen mit einem Brückenfilter oder einer diskreten Leistungsfaktorkorrektur (PFC) am Eingang ausgestattet und mit einem DC/DC-Wandler verbunden, um die benötigte Ausgangsspannung zu erzielen.
Mit dem Aufkommen von AC/DC-Netzteilen im Blockformat wurde die Designkomplexität durch die Minimierung der Bauteilanzahl auf der Netzteilplatine reduziert. Systemingenieure müssen lediglich wichtige Komponenten wie Sicherungen, EMV-Filter, Elektrolytkondensatoren usw. gemäß den technischen Richtlinien auf die AC/DC-Netzteilplatine aufbringen, um eine vollständige Stromversorgungslösung zu erhalten. Dies ist einfacher und zeitsparender als der Aufbau der gesamten Eingangsschaltung auf der Netzteilplatine. Siehe Abbildung 2, das das AC/DC-Blockdiagramm zeigt.
Abb. 2 AC/DC-Leistungsblockdiagramm
Vorteile von AC/DC-Netzteilen im Blockformat: Kompakte Bauform, flaches Profil und gute Wärmeableitung.
Im Vergleich zu anderen AC/DC-Netzteilen zeichnen sich Blocknetzteile durch ihre kompakte Bauform und flaches Profil aus. Die Verkapselung schützt die internen elektronischen Bauteile vor Staub und Feuchtigkeit. Der Klebstoff im Inneren des Netzteils sorgt für eine gleichmäßige Wärmeableitung und verhindert Wärmestau in bestimmten Bereichen.
Das AC/DC-Netzteil in Blockbauweise kann auf der Leiterplatte montiert und zusammen mit anderen SMT-Bauteilen durchgelötet werden, was Installationszeit spart.
Das AC/DC-Netzteil im Blockbauweise verfügt über eine Aluminium-Grundplatte zur Kühlung. Mit einem zusätzlichen Kühlkörper ist ein lüfterloser Betrieb möglich. Dank des Kühlkörpers auf der Grundplatte kann die Betriebstemperatur bis zu 100 °C erreichen, sofern die Gehäusetemperatur unter 85 °C bleibt. Diese Eigenschaft ist ideal für Anwendungen, bei denen das Systemgehäuse (oder der Kühlkörper) in direktem Kontakt mit der Umgebung steht und die Wärme effektiv vom Leistungsmodul ableitet. Herkömmliche AC/DC-Netzteile erreichen hingegen eine maximale Betriebstemperatur von nur etwa 60–70 °C und benötigen ebenfalls eine Luftzirkulation zur Kühlung.
Höhere Zuverlässigkeit ist ein weiterer Vorteil von AC/DC-Bausteinen. Im Allgemeinen enthalten AC/DC-Bausteine keine internen Elektrolytkondensatoren, was ihre Lebensdauer verlängert. Steliau Technology Iberias Partner Cincon bietet die PDF700S-Serie als gutes Beispiel an. Abbildungen 3 und 4 zeigen das Schaltbild und den PDF700S-CMFC, die Lösung mit den erforderlichen externen Komponenten.
Abb. 3 PDF700 AC/DC Brick-Modul im Blockdiagramm
Abb. 4 PDF700-CMFC (Der eingebaute externe Komponentensatz)
Die neue Generation von AC/DC-Netzteilen mit Komplettlösung: die CBM-Serie.
Angesichts der anhaltenden globalen Lieferkettenkrise aufgrund von Materialengpässen wurde die Knappheit an PCBA-Komponenten zu einem großen Problem. Viele Kunden suchten nach Komplettlösungen, anstatt ihre eigenen Netzteilplatinen zu entwickeln, was den Kauf aller weiteren Filterkomponenten erfordert hätte. Um dieses Problem zu lösen, bietet Cincon die CBM-Serie an – eine Komplettlösung für AC/DC-Netzteile. Alle Filterkomponenten (z. B. Induktivitäten und Kondensatoren) sowie der Hauptkondensator sind im Modul integriert. Es kann ohne zusätzliche Filter direkt verwendet werden und entspricht der Norm EN55032 Klasse B. Abbildung 5 zeigt den Blockaufbau.
Abb. 5 CBM-Konzept im Blockdiagramm
PFC-Schaltungen im Halbziegelmodul
Darüber hinaus bietet Steliau Technology Iberia über Cincon eine 750-W-PFC-Modullösung an. Diese eignet sich für den Einbau in den AC/DC-Eingangsbereich und sorgt für einen hohen Leistungsfaktor (PF) im Stromversorgungssystem, um die Standardleistungsanforderungen zu erfüllen. Dank des höheren PF kann das System den Eingangsstrom reduzieren, was zu geringeren Übertragungsverlusten führt. Mit einer Ausgangsspannung zwischen 390 V DC und 400 V DC ist die Wartungszeit des Systems zudem länger als die eines Systems mit einfacher Gleichrichterbrücke (Ausgangsspannung zwischen 160 V DC und 330 V DC).
Abb. 6 PFC750-Modul im Blockdiagramm
Steliau Technology Iberia ist in Partnerschaft mit Cincon Ihr Spezialist für Lösungen im Bereich steingemauerter Lebensmittel
Cincon verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von Stromversorgungen. Das Unternehmen hat zahlreiche Systemingenieure bei der Entwicklung von Stromversorgungssystemen für ihre Produkte unterstützt. Wir bieten verschiedene AC/DC-Stromversorgungslösungen für Bausteine an:
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