Modulare Netzteile: Präzise, flexibel und effizient

In der Medizintechnik, aber auch bei vielen Industrie-Anwendungen, werden die Anforderungen an moderne Stromversorgungen immer komplexer. Der Einsatz von Standardnetzteilen stößt dabei schnell an seine Grenzen. Besonders wenn es darum geht, verschiedene Spannungen und unterschiedliche Leistungsstufen in engen Toleranzen anzubieten. Die individuelle Entwicklung eines Netzteils nach spezifischen Vorgaben kostet jedoch viel Zeit und Geld. Nicht zuletzt auch wegen der notwendigen Funktions-, Sicherheits- und Zuverlässigkeitsprüfungen gemäß einschlägiger Industrienormen. Geht es nur um geringe Stückzahlen, übertrifft der Aufwand bei Weitem den Nutzen.

Präzise und flexible Anpassung durch Modularität

Komplexe Geräte, wie sie etwa in der Medizintechnik gang und gäbe sind, besitzen meist verschiedene Komponenten mit ganz eigenen Betriebsspannungen und Leistungsanforderungen. Werden beispielsweise bei einem 3D-Drucker Steuerung, Modellier-Einheit und Display mit separaten Single-Output-AC/DC-Netzteilen versorgt, summieren sich deren Ableitströme. Oft kann so, die in den Sicherheitsvorschriften für das gesamte Gerät festgelegte Ableitstrom-Grenze (EN60601-1: 500 µA) nicht eingehalten werden.

Modulare Netzteile bieten dagegen mit nur einer AC/DC-Einheit unabhängig geregelte Ausgangsspannungen in unterschiedlichen Leistungen und entsprechend niedrigem Ableitstrom an (Abb. 1). Sie bestehen im Wesentlichen aus zwei Teilen: Der Wechselstrom-Einheit sowie den nachgeschalteten Gleichstrommodulen. Letztere werden in der Regel auf die Grundeinheit gesteckt.

Je nach gewünschter Ausgangsspannung und Leistung unterscheiden sie sich aber im elektrischen Design und der Bestückung. Auch die Parallel- und Reihenschaltung mehrerer Module ist bei fast allen Modellen möglich. Somit kann sich der Kunde eine Stromversorgung ganz nach seinen Anforderungen zusammenstellen und konfigurieren lassen. Auf unkomplizierte Weise können damit beispielsweise auch Netzteile konzipiert werden, die speziell für den Einsatz in bestimmten Temperaturbereichen oder Höhen optimiert sind. Grenzen sind dem nur durch die Leistungsfähigkeit der Grundeinheit sowie die Zahl der vorhandenen Steckplätze gesetzt.

Werden modulare Netzteile aus bereits geprüften und bewährten Einzelkomponenten zusammengestellt, erleichtert das schon erheblich das Qualitätsmanagement. Funktionstests sowie die abschließende Zertifizierung durch akkreditierte Organisationen, wie etwa Underwriters Laboratories (kurz UL) oder dem TÜV, müssen aber trotzdem sein. Da sich die Fertigungsstätten der Netzteil-Hersteller überwiegend in Ostasien befinden, ist dies für Kunden aus dem europäischen Raum selbst bei Testmustern und Kleinserien oft mit langen Lieferzeiten und hohen Transportkosten verbunden.

Um schnell und kompetent auf die individuellen Wünsche unserer Kunden reagieren zu können, haben wir bei FORTEC Power deshalb ein eigenes Konfigurations-Center für Spannungsversorgungen aufgebaut, welches von unseren Vertriebspartnern anerkannt und unterstützt wird.

Ein Team speziell geschulter Techniker arbeitet dort im intensiven Austausch mit Ihnen als erstes die Anforderungen an die gewünschte Stromversorgung heraus. Dabei geht es nicht nur um Spannungen und Leistungsstufen, auch die gewünschte Ansteuerung sowie Einbaulage und passende Kühlkonzepte werden zum Beispiel in dieser Phase geklärt.

Die dabei notwendigen Modifikationen von Hard- und Software führen wir im hauseigenen Labor durch. Hierzu gehören etwa die Einstellung der Spannungswerte und Strombegrenzungen, aber auch die Aktivierung durch externe Signale oder der Fernzugriff via Internet. Dank umfangreicher Lagerbestände an Basiseinheiten und Ausgangsmodulen stellen wir Ihnen Muster oder Kleinserien innerhalb von 24 bis 48 Stunden zur Verfügung.

Erfordert die Anwendung eine spezielle Zertifizierung, die nicht von den Zulassungen der einzelnen Komponenten abgedeckt ist, wird dies von uns in Zusammenarbeit mit externen Applikationslaboren übernommen. Jede kundenspezifische Stromversorgung erhält eine eindeutige Artikelnummer. Diese dokumentiert nicht nur die verwendete Hardware, sondern auch alle Konfigurationen und Software-Einstellungen. Exakte Nachbestellungen sind daher jederzeit und ohne großen Aufwand möglich.

Nachfolgend werden beispielhaft einige Modulserien aus unserem Lieferprogramm kurz vorgestellt.

Mean Wells NMP-Netzteilfamilie (Abb. 2) setzt sich aus zwei Grundmodulen zusammen: Die Basisplattform NMP650 besitzt vier unabhängige Modulsteckplätze, mit einer möglichen Gesamtleistung von 650 Watt. Die Grundeinheit NMP1K2 bietet sechs separate Steckplätze und kann insgesamt 1.200 W liefern. Beide Plattformen können mit Single-Ausgangsmodulen, in den Spannungen 5, 12, 24 und 48 V, sowie einer 30-V-Dual-Einheit bestückt werden.

Zusätzlich lassen sich die Ausgangsspannungen über einen weiten Bereich, von 3 bis 55 V DC, individuell einstellen. Jedes Modul gibt bis zu 240 W Ausgangsleistung ab. Die Netzteile sind mit intelligenten Steuerfunktionen, wie Spannungs- und Stromsteuerung (PV: 50 % bis 100 %, PC: 40 % bis 100 %), sowie Remote ON/OFF, Übertemperaturwarnung und DC-OK-Signal ausgestattet. Die Lüfterdrehzahl wird automatisch über die Temperatur eingestellt.

Alle Netzteile der NMP-Familie haben die medizinische Zulassung gemäß EN 60601-1. Ebenso erfüllen sie die Spezifikationen der EN62368-1, die besonders auch im IT-Bereich gefordert wird. Als intelligente Modular-Netzteile bieten sie eine äußerst große Flexibilität, hohe Leistung und Zuverlässigkeit für Anwendungen im Bereich der Medizin, Biotechnologie, Diagnostik und Analytik, ebenso wie in der Lasertechnik und Telekommunikation.

Mit lediglich 1 HE ist die UMP-400-Serie von Mean Well sehr kompakt und flach aufgebaut (Abb. 3). Sie erfüllt die Vorschriften der EN 62368-1 und ist damit für den Einbau in jegliche Form von industrieller Applikation geeignet. Das UMP-400 kann sowohl als Single-Output Netzteil mit 24 und 48 V DC Ausgangsspannung verwendet werden, oder auch als Netzteil mit mehreren Ausgängen. In drei zusätzliche Steckplätze können je ein NID35/65/100-Modul mit 5, 12, 15 oder 24 V DC eingesetzt werden. Die Module sind nicht galvanisch getrennt.

Bei diesem Netzteil ist eine Serien- oder Parallelschaltung der Module nicht möglich. Benötigt man eine negative Ausgangsspannung, kann diese auf dem letzten Steckplatz erzeugt werden. Trotz einer Nennleistung von 400 W kommt diese modulare Spannungsversorgung ohne Lüfter aus. Nur durch eine vordefinierte Kühlplatte an der Unterseite des Gehäuses ist ein Betrieb bis zu 60 °C möglich. Daher eignet sich die UMP-400-Serie besonders für Anwendungen in Zusammenhang mit Prüf- oder Messaufbauten, Telekommunikationssystemen, Maschinen für die industrielle Automatisierung, Industriesteuerungen — überall dort, wo Lüftergeräusche und Vibrationen unerwünscht sind.

Kommt es auf Zuverlässigkeit und Qualität an, sind modulare Netzteile die erste Wahl. Sie lassen sich kostengünstig und individuell an die Anforderungen der unterschiedlichsten Anwendungen und Kundenwünsche anpassen. Sie haben technische Vorteile und bilden eine intelligente System-Stromversorgung.

Wir bei FORTEC Power bieten unseren Kunden ein sehr umfassendes und herstellerunabhängiges Produktportfolio, um unterschiedlichste Ansprüche erfüllen zu können. Besondere kundenspezifische Anfragen realisieren wir gerne durch eigene Modifikationen in unserem Labor.

Sie haben eine Applikation für ein modulares Netzteil? Unser FORTEC Power Team unterstützt Sie gerne bei der Auswahl und beim Design In Ihres konfigurierbaren Stromversorgungssystems.

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