Leistungsderating in der Praxis
- LOP Serien von MEAN WELL
So schützen Sie Ihre Netzteile vor Überhitzung und
vorzeitigem Ausfall
Power Supplies I 27.06.2024
Steigende Wirkungsgrade führen zu immer kleineren industriellen Stromversorgungen bzw. zu einer konsequenten Erhöhung der Leistungsdichte. Doch was ist anwendungsabhängig in Bezug auf die tatsächlich mögliche Leistungsentnahme zu beachten? Dem Leistungsderating wird in der Praxis oft zu wenig Beachtung geschenkt.
Der Hintergrund
Die meisten Hersteller von Stromversorgungen liefern für ihre Produkte Angaben zu Lebensdauer, Ausgangsstrom und Zuverlässigkeit, die allerdings nur für bestimmte Umgebungsbedingungen gelten. Um eine Überhitzung oder einen vorzeitigen Ausfall der Komponenten im Netzteil zu vermeiden, muss das sogenannte Leistungsderating beachtet werden. Darunter versteht man die Reduzierung der Ausgangsleistung in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen. Derating ist somit eine Schutzmaßnahme, die sicherstellt, dass ein Netzteil unter allen Betriebsbedingungen zuverlässig arbeitet. Die Leistungsreduzierung in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen ist für jedes Netzteil genau festgelegt. Vor allem bei den immer kleiner werdenden industriellen Stromversorgungen mit steigenden Wirkungsgraden und damit steigender Leistungsdichte ist es wichtig, diese zu beachten. Ein Derating wird vom Schaltnetzteil in der Regel nicht automatisch gesteuert, sondern es ist bereits in der Entwicklung des Endproduktes individuell zu berücksichtigen. Nur so lässt sich der dauerhafte Betrieb eines Netzteils unter den gegebenen Bedingungen gewährleisten. Die Vorgaben für die notwendige Leistungsreduzierung findet der Anwender im jeweiligen Datenblatt. Hilfreich sind auch die Deratingkurven zur Anpassung des Ausgangsstroms in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen. Neben dem Derating durch höhere Umgebungstemperaturen ist auch ein mögliches Derating durch die Einbaulage, das Kühlkonzept, dem Eingangsspannungsbereich sowie der maximale Betriebshöhe beim individuellen Produktdesign bzw. bei der Installation zu berücksichtigen.
Bild 1: Deratingkurven in Abhängigkeit von Umgebungstemperatur, Eingangsspannung, Betriebsbedingungen und Einbaulage für das Netzteil LOP-600-24. (Quelle: MEAN WELL)
Der Umgang mit dem Derating von Schaltnetzteilen lässt sich durch folgende Maßnahmen vereinfachen:
• Verwendung von Schaltnetzteilen mit höherer Nennleistung: Dies ermöglicht einen größeren Spielraum innerhalb der Betriebsgrenzen, wodurch das Derating weniger kritisch wird.
• Auswahl von Schaltnetzteilen mit einem breiteren Betriebstemperaturbereich: So lässt sich eine stabilere Leistung unter verschiedenen Umgebungsbedingungen erzielen.
• Implementierung effizienter Kühlsysteme: Eine verbesserte Wärmeableitung kann die Betriebstemperatur des Schaltnetzteils stabilisieren, was das Derating weniger einschränkend macht.
• Beachtung der Herstellerangaben und Empfehlungen: Die strikte Einhaltung der Spezifikationen und Betriebsgrenzen hilft, potenzielle Derating-Probleme zu vermeiden.
Lösung
Die Nachfrage nach kompakten Stromversorgungen mit immer höherer Leistung wird auch von MEAN WELL als führendem Hersteller von Standardstromversorgungen kontinuierlich verfolgt. So weisen die neuen Generationen der Open Frame Stromversorgungen, die LOP-Serien , eine hohe Leistungsdichte von 30,8 W/inch³ bei einem Wirkungsgrad von bis zu 95% auf. Sie decken einen Leistungsbereich von 200 bis 600 Watt Nennleistung ab und werden standardmäßig in Varianten mit einer Vielzahl von Ausgangsspannungen (12, 15, 18, 24, 27, 36, 48, 54 Volt) angeboten.
Durch den universellen Eingangsbereich der LOP-Serie, der Eingangsspannungen von 115 VAC ohne eingangsspannungsbedingtes Derating zulässt, ist ein weltweiter Einsatz möglich. Die Stromversorgungen können sowohl konvektionsgekühlt als auch mit aktiver Kühlung betrieben werden. Hierfür ist in der LOP-Serie bereits ein 12-Volt-Lüfterausgang integriert. Somit ist beim Betrieb mit aktiver Kühlung keine separate Stromversorgung für den zu verwendenden Lüfter mehr notwendig. Beim Betrieb von induktiven oder kapazitiven Lasten erlaubt die großzügige Peak-Power-Fähigkeit 150% Ausgangsleistung für bis zu 3 Sekunden, um kurzzeitige Spitzenlasten bedienen zu können.
Dank ihrer vielfältigen Zertifizierungen eignen sich die Geräte der LOP-Serien für industrielle Anwendungen (IEC/EN/UL 62368-1), medizinische 2xMOPP-Applikationen (IEC/EN/ANSI / AAMI 60601) und Haushaltsanwendungen (IEC/EN 60335-1). Gemäß der IEC/EN 61558-1 / 2-16 eignen diese Produkte auch für Anwendungen der Überspannungskategorie III (OVC III) für Betriebshöhen bis maximal 2000 Meter.
MEAN WELLs LOP-Serie im Fokus
Mit der LOP-Serie von MEAN WELL meistern Sie die Herausforderungen steigender Leistungsdichten. Doch wie schützt man Netzteile vor Überhitzung und Ausfällen?
Der Schlüssel liegt im Leistungsderating – ein oft unterschätztes Konzept, das zuverlässig für Betriebssicherheit sorgt.
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