Netzteile

Tipps zur richtigen Messung von Kenngrößen am Schaltnetzteil

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Temperaturmessungen und Derating

Wie jedes elektronische Bauelement unterliegt auch ein Netzteil einem Derating, mit der Maßgabe, dass die entnommene Ausgangsleistung der Erwärmungssituation angepasst wird. Da das Netzteil die Ausgangsleistung nicht selbst herunterregelt, muss es auf Basis der maximalen Betriebsbedingungen und entsprechend der Derating-Kurve bzw. -faktor (aus dem Datenblatt) ausgewählt werden.

Maßgebliche Bedingungen sind: Art der Kühlung aktiv/passiv, Eingangsspannung, Ausgangsleistung, Umgebungstemperatur des Netzteils, Temperaturerhöhung durch Wärmeabgabe der angeschlossenen Elektronik, Art des Einbaus (z.B. Überkopf).

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Die Betriebstemperatur frühzeitig bestimmen

Zur Auswahl des geeigneten Netzteils ist es von Vorteil, die endgültige Betriebstemperatur recht früh in der Entwicklungsphase zu bestimmen. Etwas schwieriger gestaltet sich die Aussage in Bezug auf die Art der Kühlung und insbesondere auf die Art des Einbaus. Hierzu können aussagekräftige Ergebnisse bereits am Modell getroffen werden.

Magic Power Technology führt derartige Temperaturmessungen für seine Kunden an Nachstellungen der Applikation durch. Mit diesem Service kann recht früh in einem Projekt ein geeignetes Netzteil festgelegt werden, welches zum einen die Leistung sicher unter allen Umgebungsbedingungen dauerhaft zur Verfügung stellt, zum anderen auch preislich das Optimum darstellt.

Deutlich wird dies am Beispiel (Bild 13) des Open Frame Einfachspannungs-Netzteils von Magic Power. Als maximale Eckdaten sind seitens der Anwendung 45 W im lüfterlosen Betrieb bei bis zu 50 °C Umgebungstemperatur der Gesamtapplikation notwendig. Ein Delta von +20 K ergibt sich innerhalb des Gehäuses durch die Eigenerwärmung der Elektronik und des Netzteils, was letztendlich zu 70 °C Betriebstemperatur für das Netzteil führt.

Im ersten Schritt erscheinen laut Datenblatt das MPE-S065 und das Vergleichsgerät identisch. Beide erlauben bis zu 60 W bei einer Umgebungstemperatur von 50 °C. Über diesem Wert ist bei dem Vergleichsgerät ein Derating von –2,5%/K anzusetzen, was zu entsprechend 30 W bei 70 °C führt. Hier kann das Vergleichsgerät dauerhaft die Leistung von 45 W bei 70 °C nicht sicher zur Verfügung stellen.

Eine sichere Lösung trotz Derating

Kurzfristig wird dies sicherlich funktionieren, mittelfristig ist mit deutlich reduzierter Lebensdauer zu rechnen. Um bei entsprechendem Derating eine sichere Lösung zu finden, wäre hier ein Netzteil von mindestens 90 W basierend auf einem Derating >50 °C mit –2,5%/K auszuwählen. Noch drastischer stellt sich die Situation dar, wenn das Derating bereits bei 40 °C einsetzt.

Das MPE-S065 erreicht ein Derating von nur –0,75%/K. Es erlaubt somit dauerhaft 51 W bei 70 °C auch bei längeren Betriebszeiten. Durch eine optimierte und ggf. mit Temperaturmessungen abgesicherte Auswahl des Netzteils unter Berücksichtigung der Derating-Faktoren lassen sich in vielen Fällen Platz und Kosten sparen.

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