Manche Umgebungen sind relativ unproblematisch, andere hingegen können extremer und rauer sein (hohe Betriebstemperaturen, Höhenlage usw.). Sowohl aktive als auch Luftkühlung benötigen einen Lüfter, der im System Platz beansprucht, was Gewicht und Stromverbrauch erhöht, Geräusche verursacht und eine zusätzliche, häufige Fehlerquelle darstellt. In vielen Fällen ist passive Kühlung durch Wärmeleitung und Konvektion in Kombination mit einem Kühlkörper vorzuziehen.
Neben den allgemeinen Anforderungen an Netzteile (Effizienz, Zuverlässigkeit usw.) stellt jeder Markt spezifische Anforderungen an diese Geräte, beispielsweise:
• Kommunikationsanwendungen wie 5G-Basisstationen, die hohe Effizienz und Zuverlässigkeit für einen kontinuierlichen Betrieb erfordern
• Industrieanwendungen wie Industriedrucker, die einen breiten Eingangs- und Ausgangsspannungsbereich benötigen
• Energiespeichersysteme, die für einen möglichst wirtschaftlichen Langzeitbetrieb hohe Effizienz erfordern
• Verteidigungsanwendungen, die entsprechende Zertifizierungen benötigen, um die strengen Standards zu erfüllen
• Robotikanwendungen, die kleine, leichte, passiv gekühlte Komponenten mit hoher Stabilität und mehreren Ausgangsspannungsoptionen benötigen, um die Anforderungen von Aktoren, Motoren oder Steuerungssystemen zu erfüllen
• Automatisierte Anwendungen, die einen breiten Eingangsspannungsbereich für den Einsatz in verschiedenen Ländern sowie einen breiten Ausgangsspannungsbereich zur Versorgung einer Vielzahl von Geräten benötigen.
In vielen Fällen müssen Entwickler mehrere Netzteile parallel schalten, um die Gesamtkapazität des Systems zu erhöhen. Allerdings unterstützen nicht alle Netzteile die gleiche Kapazität, und die Verwendung eines Netzteils, das die erforderliche Last nicht bewältigen kann, kann zu Systemausfällen und Schäden an allen Geräten führen.
Nicht-technisch versierte Manager und Vertriebsmitarbeiter gehen oft fälschlicherweise davon aus, dass der Austausch eines Netzteils gegen ein anderes eines anderen Herstellers mit ähnlichen Spezifikationen ausreicht. Jedes Netzteil besitzt jedoch spezifische Eigenschaften, und Systementwickler müssen sich mit den jeweiligen Spezifikationen vertraut machen. Sie bevorzugen es häufig, für alle Geräte Netzteile derselben Familie zu verwenden. Hersteller hingegen möchten ihre Lagerbestände reduzieren, was durch den Einsatz eines Basisnetzteils erreicht werden kann, das sich an die Anforderungen verschiedener Anwendungen anpassen lässt.
Das Netzteil P-DUKE TBF500
ist ein Ergebnis des Engagements von P-DUKE für die Forschung, Entwicklung und Produktion von Hochleistungs-Stromwandlern. Daher bietet das Unternehmen eine breite Palette an Wandlern, Netzteilen und Energiewandlungslösungen für Märkte mit höchsten Ansprüchen an Produktqualität und die Erfüllung aller Anforderungen. OLFER Electronics vertreibt alle Produkte in Spanien und Portugal.
Die Netzteile der P-DUKE TBF500-Serie zeichnen sich durch einen universellen Eingangsspannungsbereich (85–264 V AC) und verschiedene Ausgangsspannungen (12, 15, 24, 28, 48 und 54 V DC) aus. Alle Produkte dieser Serie bieten eine geringe Leerlaufleistungsaufnahme (0,6 W) und unterstützen Lasten bis zu 500 W mit einem Wirkungsgrad von 93 %.
Die TBF500-Geräte verfügen über eine verstärkte 3000-V-AC-Isolierung und sind in einem versiegelten Gehäuse mit aktiven Halbleiterkomponenten und einer integrierten, wärmeleitenden Aluminium-Grundplatte untergebracht (Abbildung 1).
Abbildung 1: Das TBF500 ist in einem versiegelten Gehäuse untergebracht.
Neben einer dreijährigen Garantie erfüllt die TBF500-Serie die Standards RoHS, REACH und IEC/UL/EN 62368-1. Eine Implementierung erfordert zusätzliche Komponenten, darunter einen Metalloxidvaristor (MOV) als Sicherung, Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten zur Erfüllung der EMV-Anforderungen (elektromagnetische Verträglichkeit), Speicherkondensatoren und weitere Komponenten zur Ausgangsfilterung (Abbildung 2).
Abbildung 2: Einige der in einer typischen TBF500-Implementierung benötigten zusätzlichen Komponenten.
Bei der in der Abbildung dargestellten Implementierung bietet das TBF500-Netzteil Schutz vor Überstrom (OPC), Überspannung (OVP), Übertemperatur (OTP) und Kurzschluss (SCP).
Beispielsweise können Überspannungsspitzen, wenn sie nicht abgefangen werden, das Netzteil und angeschlossene Geräte beschädigen und die Benutzer potenziellen Gefahren aussetzen. Die Sicherheitsnorm ISO/IEC 60664-1(2007) beschreibt mehrere Überspannungskategorien (OVCs) für transiente Überspannungen, die beispielsweise durch Blitzeinschläge oder instabile Stromquellen verursacht werden. OVC I ist die niedrigste dieser Überspannungskategorien. Die TBF500-Netzteile erfüllen die Anforderungen von OVC III vollständig.
Die Eingänge „-Sense“ und „+Sense“ in Abbildung 2 ermöglichen es dem Netzteil TBF500, die Lastspannung zu erkennen und seine Ausgangsleistung automatisch anzupassen, um Spannungsabfälle durch Leitungswiderstand auszugleichen.
Für Systeme mit einem Leistungsbedarf von über 500 W unterstützen die TBF500-Netzteile eine Stromverteilungsfunktion (CSF), die den Parallelbetrieb mehrerer Einheiten ermöglicht.
Einsatzmöglichkeiten (einschließlich XTBF500)
: Um Elektronikherstellern die Minimierung ihrer Lagerbestände und die Erfüllung der Marktanforderungen und unterschiedlicher Anwendungen zu erleichtern, unterstützen die TBF500-Netzteile verschiedene Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise den direkten Anschluss an die Hauptplatine (PCB) des Systems. In diesem Fall kann das TBF500 durch Konvektion und Strahlung über einen auf seiner Aluminiumplatte montierten Kühlkörper gekühlt werden, gegebenenfalls ergänzt durch eine Zwangsluftkühlung. Diese Option ist in Abbildung 3 dargestellt.
Abbildung 3: Montage auf der Hauptplatine mit Konvektionskühlung.
In diesem Szenario können die im vorherigen Abschnitt erwähnten externen Komponenten in das Hauptplatinensystem integriert werden.
Alternativ kann das TBF500 auch direkt am Gehäuse montiert werden. In diesem Fall erfolgt die Kühlung durch Konvektion über eine in die Rückseite des Netzteils integrierte Aluminiumplatte (Abbildung 4).
Abbildung 4: Montage am Systemgehäuse mit Konduktionskühlung.
Die zusätzlichen externen Komponenten werden wiederum mit der Hauptplatine des Systems verbunden.
Alternativ steht das eigenständige Netzteil XTBF500 zur Verfügung. Hierbei wird das Netzteil TBF500 mit seiner Aluminiumplatte an einer größeren Aluminiumbasis sowie an einer Platine befestigt, die alle im vorherigen Abschnitt genannten zusätzlichen Komponenten enthält (Abbildung 5).
Abbildung 5: Das XTBF500 kombiniert das Netzteil TBF500 mit einer Platine.
Das Netzteil XTBF500 ist als geschlossenes Gehäuse erhältlich; alternativ ist auch eine offene Ausführung verfügbar (siehe Abbildung 5). Die offene Ausführung bietet den Vorteil einer verbesserten Wärmeableitung und erleichtert so Reparaturen oder den Austausch von Komponenten. Die geschlossene Ausführung hingegen schützt vor Stromschlägen, da sie den Zugriff auf die Hauptplatine verhindert.
Wie in Abbildung 6 dargestellt, ist die Aluminium-Leiterplatte des TBF500 mit dem Aluminiumsockel des XTBF500 verbunden, der wiederum im Systemgehäuse montiert werden kann und so die Kühlleistung verbessert.
Abbildung 6: Der XTBF500 bietet eine verbesserte Kühlleistung
Beispiele für Märkte und Anwendungen von P-DUKE-Netzteilen:
Die Netzteilfamilien TBF500 und XTBF500 sind mit einer Vielzahl von Märkten und Anwendungen kompatibel. Einige Beispiele sind nachfolgend zusammengefasst:
Kommunikation (z. B. 5G-Basisstationen)
• 500 W Ausgangsleistung: Bietet die für den Dauerbetrieb erforderliche stabile und hohe Leistung.
• Bis zu 93 % Wirkungsgrad: Reduziert Leistungsverluste und Betriebskosten.
• Breiter Eingangsspannungsbereich (85–64 V AC).
• Umfassende Schutzfunktionen und für den Betrieb in großen Höhen ausgelegt. Gewährleistet Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen.
• 3 Jahre Produktgarantie: Erhöht die Systemzuverlässigkeit.
Industrielle Anwendungen (z. B. Industriedrucker)
• Mehrere Ausgangsspannungen (12, 15, 24, 28, 48, 54 V DC).
• Hoher Wirkungsgrad: Reduziert Betriebskosten und verbessert die Systemstabilität.
• Stromverteilungsfunktion und stabile Ausgangsspannung: Gewährleisten Stabilität und Erweiterbarkeit.
• Filter, die den EMV-Normen entsprechen: Bieten eine hohe EMV-Beständigkeit.
• Umfassende Schutzfunktionen: Beinhaltet Überspannungs- und Kurzschlussschutz für maximale Systemsicherheit.
Energiespeichersysteme (ESS)
• Bis zu 93 % Wirkungsgrad: Bietet Energieeinsparungen und macht den Langzeitbetrieb wirtschaftlicher.
• Stromverteilung und Parallelbetrieb möglich.
• Mehrere Ausgangsspannungsoptionen: Passt sich verschiedenen ESS-Systemanforderungen an (z. B. 48 V, 54 V).
• Hohe Zuverlässigkeit und stabiler Betrieb auch unter rauen Umgebungsbedingungen.
Verteidigung
• IEC/UL/EN 62368-1-zertifiziert: Erfüllt strenge Sicherheitsstandards im Verteidigungsbereich.
• Hoher Wirkungsgrad und mehrfacher Schutz: Erhöht die Systemzuverlässigkeit.
• Für den Betrieb in großen Höhen konzipiert. Gewährleistet Zuverlässigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen.
• Hervorragende EMV-Verträglichkeit: Bietet überlegene EMV-Beständigkeit.
Robotik
• Hochstabiler Ausgang und mehrere Ausgangsspannungsoptionen: Erfüllen die Anforderungen von Robotersteuerungssystemen.
• Hoher Wirkungsgrad: Gewährleistet schnelle Reaktionszeiten und reduzierten Energieverbrauch.
• Ausreichende Schutzmechanismen: Garantieren Zuverlässigkeit im Langzeitbetrieb.
• EMV-Konformität: EMV-Beständigkeit gewährleistet präzise Betriebsabläufe.
Fabrikautomation
• 500 W Ausgangsleistung und mehrere Ausgangsspannungen: Kompatibel mit verschiedenen Automatisierungsanlagen.
• Hoher Wirkungsgrad (93 %): Reduziert Energieverluste und ermöglicht einen dauerhaften Betrieb.
• Integrierte Peripherieschaltungen: Vereinfachen Design und Implementierung.
• Anpassungsfähigkeit an raue Umgebungen und umfassender Schutz: Verbessern Systemstabilität und -zuverlässigkeit.
