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Mit hohen Wirkungsgraden zur Best-in-Class Lösung

Jeder Prozentpunkt mehr spart Folgekosten

24. September 2015, 10:34 Uhr | Engelbert Hopf

Kompakt und Effizient: Bei Außenabmessungen von 2 x 4 bzw. 3 x 5 Zoll, bei den leistungsstarken Geräten der (M)WLP Serie (75, 120, 225 und 350 W) weisen die Netzteile durchschnittliche Wirkungsgrade von über 90 Prozent auf. Ihre Leerlaufleistungen liegen zwischen 0,3 und 0,5 W.

Hohe Wirkungsgrade sind kein Selbstzweck oder Marketing-Gadget, sie verringern die Verlustleistung von Stromversorgungen und reduzieren so den Kühlaufwand.

Geringere Verluste verlängern zudem die Lebensdauer der Geräte und erhöhen ihre Zuverlässigkeit. Für Entwickler der Königsweg zur Best-in-Class Lösung.

Ob auf der Hutschiene, als 1-HE-Einschub, oder als kompaktes Modul – es gibt sie, die Stromversorgungslösungen, mit sehr hohen Wirkungsgraden. Was vor zehn Jahren vielleicht noch als Steckenpferd einiger engagierter Entwickler und Firmeneigentümer galt, hat inzwischen einen stetig wachsenden Marktzugang gefunden. Unternehmen wie Puls, TDK-Lambda oder Phoenix Contact beispielsweise, bieten heute auf der Hutschiene eine ganze Palette von Stromversorgungen an, deren Wirkungsgrad teilweise Werte von 93, 94, 95 Prozent, oder darüber erreicht.

Wer kleinere Wandler mit hohen Wirkungsgraden benötigt, der war in der Vergangenheit mit Produkten von Vicor immer gut beraten. Unternehmensgründer und Chefentwickler Dr. Patrizio Vinciarelli und sein Team, haben zuletzt mit der Markteinführung der Bus-Converter in ChiP-Technologie, deren Wirkungsgrade teilweise bei 98 Prozent liegen, und die Leistungsdichten von bis zu 115 W/cm3 aufweisen, gezeigt, was heute technisch möglich ist.
Auch kleinere Spezialisten wie die indische Firma EOS Power oder Recom Power, haben in den letzten Monaten mit der Vorstellung sehr effizienter Stromversorgungslösungen Zeichen gesetzt. Im Fall EOS Power, weisen die neuen, sehr kompakten AC/DC-Wandler der (M)WLP-Serien, mit Ausgangsleistungen von 75, 120, 225 und 350 W durchschnittliche Wirkungsgrade von über 90 Prozent auf. Ihre Leerlaufleistungen liegen zwischen 0,3 und 0,5 W.

Recom Power seinerseits, hat mit der 100 W Medical RACM100-Serie eine Baureihe vorgestellt, die bei Volllast einen Wirkungsgrad von 91 bis 92 Prozent aufweist. Reduziert sich die Last auf 50 Prozent, sinkt der Wirkungsgrad des Wandlers nur um etwa 1 Prozent. Bei Nulllast verbraucht das Netzteil zudem weniger als 300 mW.
Zahlen lügen eben nicht: Bei Volllast steht einem Wirkungsgradunterschied von 90 auf 95 Prozent eben schlicht eine Verdoppelung der Verlustleistung gegenüber. In High-End-Anwendungen, die im besten Fall noch rund um die Uhr sieben Tage die Woche in Betrieb sind, kommt es auch in Bezug auf den benötigten Kühlaufwand, letztlich auf jedes Prozent geringere Verlustleistung an.

AC/DC-Wandler kleinerer Leistung kommen auch heute noch für gewöhnlich mit Wirkungsgraden zwischen 70 und 80 Prozent aus, ihre Eigenerwärmung bewegt sich für Anwender meist im tolerablen Bereich. Anders sieht es bei Stromversorgungen aus, die im Medizinelektronik-Bereich zum Einsatz kommen. Gerätegehäuse sollen dort keine Rillen und Fugen aufweisen, damit sie sich möglichst einfach reinigen lassen. Für die Stromversorgung bedeutet das: Möglichst hoher Wirkungsgrad, möglichst geringe Abwärmeentwicklung.

Um möglichst hohe Wirkungsgrade zu generieren, greifen Entwicklung häufig auf Zero-Voltage-Switching-, oder Zero-Current-Swtiching-Konzepte zurück. Beide Schaltungskonzepte reduzieren die Schaltverluste fast auf Null und erhöhen dabei die Effizienz. Es wäre allerdings realitätsfern anzunehmen, Hochleistungsstromversorgungen würden nur mit 100 Prozent Last betrieben.