EU-Richtlinie ErP Lot 6[Gesponsert]

IoT-Anforderungen an AC/DC-Netzteile

Smart Power Supplies
Smart Power Supplies (Bild: RECOM)

Im Internet der Dinge treffen die unterschiedlichsten Konzepte und Anforderungen aufeinander. Gemeinsam ist ihnen jedoch, dass sie mit Energie versorgt werden müssen, also meist Netzteile benötigen. Diese müssen aufgrund der EU-Richtlinie ErP Lot 6 hocheffizient sein.

Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) umfasst viele verschiedene Konzepte, welche die folgenden gemeinsamen Merkmale aufweisen: verteilte Intelligenz, mehrere miteinander verbundene Sensoren/Aktoren und dezentrale Steuerung. In der Praxis bedeutet IoT, dass gewisse Räume, Umgebungen oder Objekte "intelligent" gemacht werden können, indem Sensoren eingebaut werden, welche miteinander kommunizieren und sich intelligent verhalten können. Nicht alle Netzteile sind zur Versorgung solcher IoT-Anwendungen geeignet. Sie müssen platzsparend, zuverlässig und hocheffizient sein, sowohl bei niedriger als auch bei voller Last. Und vor allem müssen sie preisgünstig sein, da sie so häufig vorkommen werden wie die Sensoren, Prozessoren und Aktuatoren, die sie mit Energie versorgen.

Hohe Wirkungsgrade für maximale Energieeffizienz

Seit Anfang 2010 ist die ErP-(Energy-related Products-)Richtlinie in Kraft. Sie wurde eingeführt, um auf allen Ebenen einer Energieverschwendung entgegenzuwirken. Hauptziel ist es, die Energieeffizienz eines Produktes über seine gesamte Lebensdauer zu erhöhen. Dies betrifft Produkte, die in großen Stückzahlen –insbesondere für den Heim- und Bürogebrauch – produziert werden, von der elektrischen Zahnbürste bis zum Monitor.

Die EU-Richtlinie ErP Lot 6 schreibt für elektronische Geräte eine maximalen Leistungsaufnahme von 500 mW im Stand-by-Betrieb vor. Durch die exponentiell ansteigende Anzahl an Sensoren in Smart Home-, IoT- und Industrieanwendungen wird, dank dieser Richtlinie, im EU-Raum sehr viel Energie eingespart. Doch um diese Richtlinie einzuhalten und dabei gleichzeitig die maximale Funktionalität sicherzustellen, benötigt es AC/DC-Netzteile mit hohen Wirkungsgraden über den gesamten Lastbereich, um das volle Anwendungspotential ausschöpfen zu können.

Größere Schaltnetzteile überschreiten die Grenzwerte im Stand-by wesentlich, denn eine reduzierte Last auf bis zu 10% verringert die Effizienz von Schaltkomponenten dramatisch. Diese Netzteile verbrauchen im Leerlauf knapp 10 Watt und mehr. Abhilfe schafft ein Stromspar-Schaltkreis, versorgt durch kleinere effiziente AC/DC-Module, welcher erlaubt, dass das Haupt-Netzteil komplett abschaltet und bei Bedarf wieder zuschaltet.

Allerdings ist die Herausforderung in modernen IoT-, Industrie 4.0- und Smart Home-Anwendungen nicht der Wirkungsgrad von großen Netzteilen, sondern die große Zahl kleiner Netzteile, welche Sensoren und Aktoren betreiben und ebenfalls unnötig Energie verbrauchen. Besonders die “smarten” Anwendungen, welche im Stand-by-Betrieb zusätzliche Hilfsstromkreise für Auxiliary- oder Housekeeping-Funktionen aktiviert haben, sind prädestiniert für den Einsatz von Netzteilen mit dementsprechend hohen Wirkungsgraden bei niedriger Last.

Module zur Hilfsspannungsversorgung

Nehmen wir zum Beispiel eine Hilfsspannungsversorgung, welche während des Stand-by-Modus der Hauptanwendung 300 mW benötigt. Für die Hauptfunktion liefert RECOMs RAC10-05SK/277 bis zu 10 W (und für 10 Sekunden bis zu 14 W). Im Stand-by-Modus kann dieses Modul für den Hilfsstromkreis die benötigten 300 mW zur Verfügung stellen, während es bei 230 VAC Netzspannung weniger als 500 mW vom Stromnetz bezieht. Dies bedeutet einen Wirkungsgrad von mindestens 60% bei nur 5% Last. Durch diese smarte Lösung kann die Einhaltung der EU-Richtlinie ErP Lot 6 garantiert werden und gleichzeitig Haupt- und Hilfsstromkreis von einem einzigen Modul versorgt werden. Dies öffnet Tür und Tor für Kleinleistungs-Anwendungen im IoT, in der Industrie 4.0 und im Smart Home, welche während des Stand-by-Betriebs Daten messen, speichern und weiterverarbeiten müssen.

Der hohe Wirkungsgrad bei geringen Lasten sorgt für die Einhaltung der ErP-Richtlinie für Hilfsspannungsversorgungen.
Der hohe Wirkungsgrad bei geringen Lasten sorgt für die Einhaltung der ErP-Richtlinie für Hilfsspannungsversorgungen. (Bild: RECOM)

Integrierte Class-B-Filter für EMV

Neben dem Energieverbrauch ist die elektromagnetische Verträglichkeit ein weiterer äußerst wichtiger Faktor für smarte Systeme. Strahlungs- und Leitungsstörungen müssen auf ein Minimum reduziert werden. Nach der Debatte über Elektrosmog bei Mobiltelefonen möchte niemand zusätzliche Störquellen einführen. Daher müssen alle Stromversorgungen für den Hausgebrauch die strenge Klasse B nach EN 55024 erfüllen – und dies mit einem gegenüber dem Industriestandard Klasse A um 10 dBµV geringerem Interferenzwert

Besonders jene Module, die auf einer quasi resonanten Flyback-Schaltungstopologie aufbauen, erzeugen aufgrund ihres technischen Prinzips geringe elektromagnetische Störungen. Im vergossenen Gehäuse aller RECOM AC/DC-Module befinden sich voll integrierte Filter. Alle Störungen werden somit an der Quelle eliminiert, so dass die benötigten Filterkomponenten deutlich kleiner sind als bei der externen Filterung, was sich positiv auf den Energieverbrauch im Leerlauf auswirkt. Da keine zusätzlichen Komponenten und eigene EMV-Tests notwendig sind, spart die Verwendung eines integrierten Moduls zudem Kosten.

Zuverlässige AC/DC-Energiespar-Module von RECOM

Dieser hohe Wirkungsgrad bei niedrigen Lasten zieht sich quer durch das AC/DC-Portfolio von RECOM. Diese AC/DC-Module sind ideal für die Printmontage mit äußerst niedrigen Energieverlusten, insbesondere auch im niedrigen Lastbereich. Dadurch eignen sich die Module optimal zur Versorgung von IoT-Systemen und Smart Home-Geräten, die dauerhaft in Betrieb sind. Neueste Entwicklungen im Bereich der integrierten Stromversorgungen ermöglichen eine weitere Steigerung der Effizienz, welche beispielsweise beim RAC20 K Modul bis zu 20 Watt Leistung in einem kleinen 2“ x 1“ Gehäuse unterbringt.

Durch die weiten Eingangsspannungsbereiche von 85 V bis zu 277 V, 305 V, und 480 V eignen sie sich für den weltweiten Einsatz und verfügen über internationale Sicherheitszertifizierungen für Industrie und Haushalt. Die Module können in einem weiten Temperaturbereich von -40 °C bis zu 85 °C betrieben werden und bieten vollständig geschützte Ausgänge.

EN 60950, EN 62368 sowie EN 60335 Haushalts-Zertifizierung erlauben eine einfache Integration in das PCB-Design. Ohne externe Komponenten zu erfordern, unterschreiten die Module die EMV-Grenzwerte der Klasse B problemlos. RECOMs moderne und effiziente Fertigungslinien sorgen nicht nur für eine gleichbleibend hohe Qualität, sondern ermöglichen, im Vergleich mit ähnlichen Produkten am Markt, auch niedrigere Preise.

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Garantierte Zuverlässigkeit

RECOM ist ein europäischer Hersteller mit globalen Aktivitäten und verwendet nur Komponenten von bekannten Lieferanten, die gescreent und getestet werden, bevor sie für die Produktion freigegeben werden. Im "Environmental Lab" von RECOM werden alle Produkte mit der HALT-Methode getestet. Ein hochauflösendes Elektronenmikroskop unterstützt den Qualitätsscreening-Prozess. Diese Bemühungen sind zeit- und kostenintensiv, aber absolut notwendig, um die langfristige Zuverlässigkeit der RECOM-Produkte zu gewährleisten.

RECOM @ electronica 2018 in München

Das gesamte Produktportfolio von RECOM, welches neben den AC/DC-Modulen mit 1 bis 20 W noch weitere AC/DC-Netzteile bis 960 Watt und ein großes Spektrum an DC/DC-Wandlern umfasst, kann bei der diesjährigen electronica 2018 in München begutachtet werden. Unsere Mitarbeiter vor Ort geben Ihnen gerne detaillierte Informationen zu unseren Produkten und deren Einsatzmöglichkeiten.

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