DC/DC-Wandler Tauchlackierte Stromversorgungen erhöhen die Verfügbarkeit

Autor / Redakteur: Anja Moldehn * / Gerd Kucera

Eine Tauchlackierung überdeckt schwer zugängliche Stellen mit einem Schutzfilm und vermeidet Lackierschatten. Auch Hohlräume und PCB-Kanten sind so vor Gasen und 100%iger Luftfeuchtigkeit sicher.

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Bild 1: Bildet sich in rauer Prozessumgebung ein Feuchtefilm auf der Leiterplatte der Stromversorgung, dann können die Lötwerkstoffe angegriffen werden und versagen
Bild 1: Bildet sich in rauer Prozessumgebung ein Feuchtefilm auf der Leiterplatte der Stromversorgung, dann können die Lötwerkstoffe angegriffen werden und versagen
(Bild: Phoenix Contact)

Stellen die Umgebungsbedingungen besonders hohe Anforderungen an die installierten Geräte, erweisen sich tauchlackierte Stromversorgungen als zuverlässige Lösung. Dem Schutz der Netzteile vor korrosiven Gasen oder 100-prozentiger Luftfeuchtigkeit kommt insbesondere in der Prozessindustrie eine große Bedeutung zu, wenn die Module in sensiblen Prozessen verbaut sind (siehe Aufmacherbild).

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In allen industriellen Anwendungen, deren Stillstand hohe Kosten hervorruft, müssen Ausfälle unbedingt vermieden werden. Bei der Versorgung der Steuerungen sowie der Sensorik und Aktorik spielt die Zuverlässigkeit von Stromversorgungen oder DC/DC-Wandlern daher eine entscheidende Rolle. Elektromechanische Migration oder korrosionsbedingte Kriechströme dürfen die Belieferung der Verbraucher mit Gleichspannung keinesfalls beeinträchtigen. Aus diesem Grund wird eine Schutzlackierung auf elektronische Baugruppen aufgetragen, sofern diese selbst unter extremen Umgebungsbedingungen verlässlich arbeiten müssen.

Keine durch Feuchtigkeit bedingte Störungen

Bei der elektromechanischen Migration bildet sich je nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit ein Feuchtefilm auf der Leiterplatte. Dieser senkt den Oberflächenwiderstand und damit die Isolationsfähigkeit. Leiterbahnen und Lötwerkstoffe werden derart angegriffen, dass sie ihre Kontakteigenschaften und Leitfähigkeit verlieren und in einem Ausfall des Geräts resultieren. Korrosionsbedingte Kriechströme oder Unterbrechungen können an Kupferkontakten auftreten.

Das trifft insbesondere auf sulfidierende Atmosphären mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von mehr als 60% zu – ein für Industrieanlagen nicht ungewöhnlicher Zustand. Die beiden Beispiele zeigen lediglich einen kleinen Teil der Ausfallursachen elektronischer Baugruppen auf. Gesicherte Erkenntnis ist jedoch, dass eine hohe Feuchtigkeit die meisten Probleme verursacht.

Die Beschichtung von Baugruppen bietet Schutz vor derartigen Störungen, wobei nur eine optimale Lackierung eine umfassende Schutzwirkung entfaltet. Eine Schutzlackierung erweist sich also erst bei lückenloser Beschichtung als sinnvoll. Vor diesem Hintergrund werden die Schutzlacke bei den Modulen der Produktfamilie Quint von Phoenix Contact durch Eintauchen als dünner Film appliziert.

Tauchlackierung punktet gegenüber der Spühlackierung

Die Tauchlackierung bedeckt auch schwer zugängliche Stellen und Lackierschatten werden umgangen. Zudem passt sich der Lack perfekt an die Konturen der Elektronik an. Im Vergleich zu einer Sprühlackierung überzieht er selbst bedrahtete Bauelemente wie Brückengleichrichter und Leistungshalbleiter sowie Bauteilunterseiten, Hohlräume oder Platinen-Schnittkanten komplett. Deshalb führt eine 100%ige Luftfeuchtigkeit zu keinerlei Problemen bei den Stromversorgungen und DC/DC-Wandlern (Bild 1).

Die Stromversorgungen arbeiten mit Eingangsspannungen von 85 bis 264 VAC respektive 3 x 320 bis 575 VAC. Die einstellbare Ausgangsspannung liegt zwischen 18 und 29,5 VDC, während die Ausgangsströme 5, 10 und 20 A betragen (Bild 2). Mit einem Wirkungsgrad bis 93% produzieren die Geräte wenig unerwünschte Verlustwärme. Das spart nicht nur Energie, sondern wirkt sich auch lebensverlängernd auf alle Bauteile aus. Die Gehäuse der einphasigen Netzteile sind 40, 60 und 90 mm sowie das des dreiphasigen Geräts 69 mm breit. Sämtliche Module weisen eine Höhe von 130 mm und eine Einbautiefe von 125 mm auf. Ein weiter Temperaturbereich von -25 bis 70°C ermöglicht den Einsatz in vielfältigen Applikationen.

In ausgedehnten Anwendungen wie Buchbinderei-Maschinen oder Abfüllanlagen sind weite Distanzen zwischen den einzelnen Stationen zu überbrücken. Zur zentralen Versorgung der Verbraucher mit 24 V Gleichspannung eignen sich daher insbesondere Kabel mit großem Querschnitt. Werden die Leitungen nicht ausreichend dimensioniert, kann es zu Spannungsabfällen kommen, die unter Umständen einen Ausfall oder Reset der angeschlossenen Steuerungen nach sich ziehen.

Als Beispiel sei eine 30 m entfernt gelegene Last genannt, die mit 10 A beliefert werden soll. Dazu wurde ein Kupferkabel mit einem Querschnitt von 1,5 mm2 verlegt. Bei einer Ausgangsspannung der Stromversorgung von 24 VDC liegen nur knapp 17 VDC am Verbraucher an. Tritt ein Spannungsabfall auf, der sich nicht mehr durch eine Justierung der Ausgangsspannung auffangen lässt, erweist sich die Nutzung mehrerer dezentraler Stromversorgungen als sinnvoll, die sich jeweils am Lastschwerpunkt befinden. Denn bei der Versorgung mit 230 oder 400 VAC können Spannungsabfälle auf langen Leitungen vernachlässigt werden.

Teilweise ist es allerdings notwendig, den zentralen Schaltschrank abseits der Anlage in einem klimatisierten Raum aufzustellen. Andere Applikationen erfordern die Installation der 24-VDC-Stromversorgung in einem Schaltschrank, weil die berührgefährlichen 230 oder 400 VAC nicht an leicht zugänglichen Maschinenteilen montiert sein sollen. In diesem Fall heben DC/DC-Wandler die Spannung am Ende der langen Leitungen auf den gewünschten Wert an.

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