Langlebige und hocheffiziente AC/DC-Schaltnetzteile
Für die zuverlässige Gleichstromversorgung in industriellen Applikationen bieten wir Ihnen ein breites Spektrum qualitativ hochwertiger AC/DC-Schaltnetzteile in den unterschiedlichsten Bauformen und Leistungsklassen. Ausgelegt für den 24/7-Dauerbetrieb überzeugen unsere langlebigen Netzteil-Serien mit exakt geregelten Ausgangsspannungen, hohem Wirkungsgrad, umfangreichen Sicherheitsfunktionen und einem robusten Schaltungsdesign für den Einsatz im Industrie-Temperaturbereich. Unsere hochzuverlässigen Industrie-Netzteile-Serien kommen weltweit in den Bereichen IIoT/Industrie 4.0, Embedded IPC, Automation, Mess- Steuer- und Regelungstechnik, Prozess- und Sicherheitstechnik, POS/POI/Kiosk, Energie, Vision, Kommunikation und Edge-Computing zum Einsatz.
Bei der Entwicklung von Maschinen, Steuerungen und Embedded-IPC-Systemen für industrielle Applikationen und extreme Umgebungsbedingungen sollte der Stromversorgung besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden, denn von der Zuverlässigkeit und Qualität dieser Baugruppe hängt die Zuverlässigkeit der gesamten Maschine oder Anlage ab. Egal ob Open-Frame-, Gehäuse-, DIN-Rail- oder gekapseltes Netzteil – ohne Strom geht nichts! Professionelle Stromversorgungen sehen sich mit einem sehr anspruchsvollen Anforderungsprofil konfrontiert. Während Geräte für den Home- oder Office-Einsatz im Durchschnitt etwa acht Stunden oder weniger eingeschaltet sind, laufen Industrie-Stromversorgung im 24/7-Dauerbetrieb, oftmals in geschlossenen Gehäusen und in der heißen Anlagenumgebung mit hohen Temperaturen. Beim Einsatz in Fahrzeugen, auf Schiffen oder an Produktionsmaschinen, müssen sie zudem Vibrationen und Erschütterungen standhalten. Auch Feuchtigkeit und ein hoher Staubgehalt in der Luft dürfen ihre Leistung nicht beeinträchtigen. Hieraus leiten sich zahlreiche Eigenschaften für industrietaugliche AC/DC-Schaltnetzteile ab:
Ein Industrienetzteil muss einerseits bei Minusgraden seinen Dienst tun – etwa bei der Versorgung einer elektronischen Anzeigetafel auf einem Bahnsteig im tiefen Winter. Wichtiger ist jedoch die Angabe über das obere Ende der zulässigen Temperaturskala. Nicht nur, weil es beispielsweise in einem Walzwerk schon mal wärmer wird als in einem komfortablen Büro, sondern weil die dauernde Wärmeeinwirkung die Lebensdauer der Bauelemente verkürzt. Generell gilt in diesem Zusammenhang die RGT-Regel (Reak-tionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel), die vereinfacht besagt, dass sich bei einer Temperaturerhöhung um 10°C die Lebensdauer elektronischer Komponenten etwa halbiert. In vielen industriellen Anwendungen kann die Umgebungstemperatur 50°C und mehr erreichen. Infolgedessen steigt die Temperatur im Inneren der Applikation schnell auf bis zu 60°C. Deshalb sollten alle verwendeten Systemkomponenten, insbesondere das Netzteil und alle darin enthaltenen Bauteile, für einen erweiterten Arbeitstemperaturbereich bis +70°C oder höher ausgelegt sein.
Industrie-Schaltnetzteile mit optimierter Wandlertopologie erreichen hohe Wirkungsgrade von bis zu 94% über den gesamten Leistungsbereich und reduzieren so die Wärmeentwicklung der Stromversorgung auf ein Minimum. Passgenau dimensionierte Kühlkörperlösungen, Base-Plate-Kontaktkühlung und Gap-Filler-Pad-Lösungen ermöglichen den lüfterlosen Betrieb, was insbesondere bei komplett geschlossenen, meist staub- und wasserdichten Gehäusen in der Industrie von entscheidender Bedeutung ist. Bei der Kontaktkühlung wird die entstehende Wärme über das angebundene Gehäusechassis oder eine Grundplatte abgeleitet.
Bei Aluminium-Elektrolytkondensatoren (Elkos), welche in Schaltnetzteilen zur Glättung und Siebung eingesetzt werden, verdunstet der flüssige Elektrolyt über die Betriebszeit durch Diffusion und bestimmt damit die Funktions- und Lebensdauer der Elkos und letztlich des gesamten Netzteiles. Neben elektrischen Stressfaktoren, wie dem Ripplestrom, ist der Alterungsprozess sehr stark von der Temperatur der Elkos abhängig. In Folge der abnehmenden Elektrolytmenge ändern sich die elektrischen Eigenschaften der Kondensatoren: Die Kapazität (C) verringert sich und der Verlustfaktor (tan d) nimmt zu. Im schlimmsten Fall kommt es innerhalb des Kondensators zum Kurzschluss - mit oftmals fatalen Folgen für das Gesamtsystem. Die in Schaltnetzteilen eingesetzten Elektrolytkondensatoren (Elkos) sind wie bereits erwähnt starker thermischer Dauerbelastung von mindestens 60°C im industriellen Umfeld ausgesetzt. Aus diesem Grund bestückt Bicker Elektronik seine Industrie-Netzteile mit hochwertigen Markenkondensatoren der Güteklasse 105°C/2000h. Im Vergleich zu den günstigeren 85°C/2000h-Elkos garantieren sie eine erheblich längere Lebensdauer (RGT-Regel) und eine sehr hohe Leistungsfähigkeit.
Für Anwendungen, bei welchen Schock- und Vibrationsbelastungen zu erwarten sind, werden bei hochwertigen Industrie-Netzgeräten alle Bauteile mit entsprechend hohem Eigengewicht durch eine spezielle Vergussmasse an ihrem Platz fixiert. Bei "gewöhnlichen" Netzteilen macht sich der Konstrukteur diese Mühe dagegen nicht – schon aus Kostengründen. Mechanisch weist das eingesetzte FR4-Platinenmaterial bei hochwertigen Industriestromversorgungen eine deutlich höhere Formstabilität und Lebensdauer als günstige Hartpapierplatten auf. Die Durchkontaktierung der Leiterplatte sorgt für langlebige und stabile Lötverbindungen auch unter Schock- und Vibrationseinflüssen.
Für den Schutz gegen Staub und Feuchtigkeit und den sicheren Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen kann auf definierten Platinen- und Bauteilbereichen von Industrienetzteilen eine Schutzlackbeschichtung (Conformal Coating) appliziert werden. Im Gegensatz zur Sprühlackierung lassen sich mit der Tauchlackierung (Dip-Coating) auch schwer zugängliche Stellen vollständig mit Lack versiegeln. Der aufgetragene Schutzlack stellt die fehlerfreie Funktion des Netzteiles selbst unter rauen Umgebungsbedingungen sicher und ermöglicht je nach Ausführung sogar den Betrieb des Netzgerätes in explosionsgefährdeten Bereichen (ATEX-Konformität). Der elastoplastische Schutzlack auf Silikonharz-Basis bildet eine abriebfeste Schicht. Diese schützt das Netzteil vor luftfeuchtigkeitsbedingten Schäden, elektrisch leitfähigen Verunreinigungen und hält agressiven Umwelteinflüssen chemisch wie mechanisch stand. So verhindert das Conformal-Coating wirkungsvoll Korrosion in Form elektrochemischer Migration und schützt vor Kurzschlussbrücken zwischen Metallisierungen und Lötstellen. Nachdem der Schutzlack u.a. den Primär- und Sekundärkreis des Schaltnetzteiles überdeckt, sind sehr gute dielektrische Eigenschaften des verwendeten Lackes (hohe Durchschlagfestigkeit) unabdingbar. Trotz ihrer Robustheit bleiben hochwertige Schutzlackierungen „reparierbar“, d.h. der Lack kann mit Hilfsmitteln vom Substrat abgelöst werden, um beschädigte oder fehlerhafte Schaltungskomponenten auszutauschen.
Nicht zuletzt verfügen Industrie-Netzteile über umfangreiche Zertifizierungen nach internationalen Sicherheits- und EMV-Normen. Hierzu zählt u.a. die neue Sicherheitsnorm auf Basis der IEC 62368-1, welche ab dem 20. Dezember 2020 weltweit die bestehenden Normen 60950-1 und 60065 ersetzt. Die anspruchsvollen EMV-Normen EN61000-6-2 (Störfestigkeit) und EN61000-6-4 (Störaussendung) stellen die elektromagnetische Verträglichkeit der AC/DC-Schaltnetzteile für den Industriebereich sicher.
