Manchmal ist jedoch eine sehr spezielle Stromversorgung erforderlich. Viele Unternehmen versuchen, diese selbst zu entwickeln. Einige sind erfolgreich, doch viele verlieren wertvolle Zeit und hohe Kosten, weil sie schlichtweg nicht wissen, wie man stabile, zuverlässige und in Serie produzierbare Stromversorgungssysteme für den Langzeitbetrieb entwickelt. Oftmals sind sie sich unsicher, wann sie selbst entwickeln und wann sie benötigte Komponenten zukaufen sollten.
Kaufzeitpunkt:
Oftmals wird geraten, „das 40-Dollar-Teil aus dem Netzwerksystem zu entfernen, um Kosten zu sparen“. Schließlich handelt es sich ja nur um ein Netzteil, das jeder Nachwuchsingenieur herstellen kann, oder? Häufig fehlt es Unternehmen mit Kernkompetenzen außerhalb der Leistungselektronik an Schulungen, Personal oder Testausrüstung, und sie sind sich der damit verbundenen Probleme nicht bewusst. Sie stürzen sich kopfüber in ein Gebiet, auf das sie nicht vorbereitet sind. Der Fehler liegt in der Annahme, Netzteile seien einfache Bauteile, die jeder entwickeln kann. Warum lagern manche Unternehmen die Fertigung an EMSI-Lieferanten aus? Ganz einfach: Es ist günstiger, und sie können bessere Arbeit leisten als intern. Bedenken Sie auch, dass deren Kunden möglicherweise anspruchsvollere Kunden haben als Sie. Qualität, Zuverlässigkeit und Kosten wurden im Fertigungsprozess optimiert, sodass die Gesamtkosten durch den Kauf vormontierter Netzteile gesenkt werden können.
Wann sollte man sein Netzteil selbst bauen
? Manchmal lässt es sich nicht vermeiden, sein Netzteil selbst zu bauen. Wann ist es sinnvoll, sein Netzteil selbst zu bauen?
• Wenn Sie kein Produkt erwerben können, das Ihren Geschäftsanforderungen entspricht.
• Wenn die Anforderung, ein eigenes Netzteil zu entwickeln, mit handelsüblichen Halbleitern oder On-Chip-Leistungsmodulkomponenten und der Unterstützung durch Anwendungstechniker sowie geeigneter Designsoftware erfüllt werden kann.
• Wenn Sie Zugang zu den erforderlichen Testgeräten haben und über die nötige Erfahrung und Zeit verfügen, um die Aufgabe korrekt auszuführen. • Wenn
genügend Zeit vorhanden ist, um die Aufgabe korrekt zu erledigen.
• Wenn der Kauf eines Netzteils für die Anwendung tatsächlich zu teuer ist und Sie ein Netzteil selbst entwickeln möchten, das einen wesentlichen Unterschied macht.
Obwohl hervorragende Ressourcen zur Verfügung stehen, ist der beste Rat bezüglich der Verwendung von Referenzdesigns, die Designverantwortung nicht ohne interne Anstrengungen allein den Komponentenlieferanten zu überlassen. Der Entwickler und das Unternehmen, das das Produkt vertreibt, tragen letztendlich die Verantwortung für das fertige System oder Produkt. Fahren Sie nicht fort, ohne das Design ausreichend zu testen und zu evaluieren und sicherzustellen, dass es unter den spezifizierten Zeit- und Temperaturbedingungen funktioniert. Führen Sie eine praktische Produktbewertung und/oder -simulation durch. Verlassen Sie sich nicht ausschließlich auf das Referenzdesign eines Halbleiterlieferanten und gehen Sie nicht direkt zur Serienproduktion über.
Unabhängig von der verwendeten Technologie oder Steuerungstopologie sollten Unternehmen in Schulungen, Entwicklungswerkzeuge, Testgeräte und Software investieren, um das Design zu validieren und die Erwartungen der beabsichtigten Anwendung zu übertreffen. Hervorragende Ressourcen stehen zur Verfügung, oft kostenlos oder mit minimalem Zeit- und Ressourcenaufwand. Anbieter stellen Referenzdesigns, Auswertungstabellen und Entwicklungssoftware häufig kostenlos bereit. In vielen Fällen liefern sie auch Gerber-Dateien, die direkt in Ihr System importiert werden können.
Designüberlegungen beim Eigenbau eines
Netzteils: Bevor Sie ein eigenes Netzteil oder Leistungselektroniksystem entwickeln, sollten Sie sich einige Fragen stellen. Zunächst ist es wichtig zu überlegen, welchen Typ von Stromrichtersystem Sie benötigen. Dies bestimmt den Komplexitätsgrad des gesamten Entwicklungsaufwands, die damit verbundenen Risiken und die gesetzlichen Anforderungen. Verfügen Sie über die richtige Testausrüstung? Frequenzganganalysatoren, elektronische Lasten, elektrische Sicherheitsprüfgeräte und andere Spezialgeräte werden benötigt, die oft nicht ohne Weiteres verfügbar sind. Haben Sie erfahrenes Personal mit den erforderlichen Kenntnissen für die Entwicklung von Netzteilen? Berücksichtigen Sie Magnetismus, Leiterplattendesign, Erdung und die notwendigen Abschirmungstechniken. Der Autorouter muss ausgeschaltet sein, und manuelle Designkenntnisse sind erforderlich. Sicherheitstrennungstechniken müssen in das Design integriert werden, um die Leckstromrichtlinien einzuhalten.
Fragen Sie sich zunächst, ob es sich um ein Offline- oder ein DC/DC-Wandler-System handelt. Ist es isoliert oder nicht isoliert? Ist es kommerziell erhältlich und seine Leistungsfähigkeit nachgewiesen? Bauteile mit integrierten Komponenten sind möglicherweise verfügbar. Bei niedrigeren Leistungsstufen sind Komponenten von Halbleiterherstellern mittlerweile hochintegriert; viele enthalten sogar die Induktivität im Gehäuse und bilden so ein sogenanntes PSIP (Power Supply Module). Falls die Konstruktion eine Isolation erfordert, verfügen Sie über das Fachwissen und die Ausrüstung, um elektrische Sicherheitsprüfungen gemäß globalen Sicherheitsstandards und -normen durchzuführen? Wissen Sie, wie man Magnetismus unter Einhaltung der erforderlichen Genehmigungen und Freigaben der Sicherheitsbehörden plant? Berücksichtigen Sie die Betriebszeiten – handelt es sich um eine Anwendung mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen für den 24/7-Betrieb? Der Kauf einer fertigen Komponente kann sinnvoll sein, wenn leistungsstarke Offline-Komponenten mit Isolation benötigt werden, eine sofort einsatzbereite Zuverlässigkeit erforderlich ist und die Stückzahlen für eine Eigenentwicklung nicht ausreichen.
Die Einholung von Sicherheitszulassungen ist kostspielig und zeitaufwendig. Für den internationalen Versand benötigt das Produkt einen breiten Eingangsspannungsbereich von 85 bis 265 V AC, 50–60 Hz, und muss weltweit zugelassen sein. Sind Sie auf die Kosten und Verzögerungen vorbereitet? Verfügen Sie über Sicherheitsexperten in Ihrem Team, die mit den regulatorischen Anforderungen und Prüfverfahren vertraut sind? Berücksichtigen Sie elektromagnetische Störungen (EMI/RFI). Schaltnetzteile können erhebliche Störungen verursachen, insbesondere bei mangelhafter Konstruktion. Aufsichtsbehörden dulden keine schlecht konstruierten Schaltnetzteile.
Die Fertigung steht Ihnen heute mit mehr Werkzeugen und Ressourcen als je zuvor zur Verfügung.
Sollten Sie sich nach Abwägung dieser Punkte für die Eigenfertigung Ihres Netzteils entscheiden, empfiehlt es sich dringend, Lieferanten so früh wie möglich in die Definition, Auswahl und den Designprozess einzubinden. Je früher Sie Unterstützung suchen, desto mehr Zeit haben Sie, die Dinge organisiert, flexibel und mit mehr Optionen anzugehen. Je näher wir der Prototypen- und Produktionsphase kommen, desto weniger flexibel ist der Projektplan.
Da Energieeffizienzvorschriften zunehmend auf Systemebene berücksichtigt werden, ist die Berücksichtigung der Leistungselektronik von Anfang an entscheidend. Vermeiden Sie Fehlentscheidungen bei Bauteilen, Topologien oder Schaltungen, um fehlerhafte Standardgeräte zu erhalten. Sie müssen nicht isoliert entwickeln; zahlreiche Ressourcen unterstützen Sie bei der erfolgreichen Implementierung Ihres Designs. Wenn Sie Ihr eigenes Netzteil entwickeln, profitieren Sie von mehr Unterstützung als je zuvor. Neue technologische Entwicklungen, erhältlich bei Mouser, umfassen Produkte für verschiedene Leistungsstufen. Zahlreiche Ressourcen helfen Ihnen bei der erfolgreichen Implementierung Ihres individuellen Designs. Ob Sie kaufen oder selbst bauen: Mouser bietet Produkte von über 450 Herstellern, Ressourcen für jede Leistungsstufe und steht Ihnen gerne zur Seite.
Mit über 25 Jahren Erfahrung in der Elektronik- und Halbleiterindustrie bekleidete Kevin Positionen im Halbleiterproduktmanagement bei Freescale Semiconductor, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor und Motorola Semiconductor. Darüber hinaus verfügt er über umfassende Erfahrung als Entwicklungsingenieur in der Medizin- und Militärelektronik.
Autor:
Von Kevin Parmenter, Gastautor, Mouser Electronics
