DC/DC-Wandler Ausgelegt für hohe Temperaturen: kein Derating bis 100 °C

Die hier vorgestellte DC/DC-Wandlergeneration namens Powerline Plus ist speziell für Applikationen mit extremen Anforderungen an die Betriebstemperatur konzipiert worden. Gerätebasis ist eine Technik, die der Hersteller als „Innovation in Converter Excellence“ bezeichnet (kurz ICE) und bis zu 92% Wirkungsgrad liefert. Es gibt die Wandler in zwei Gehäusegrößen, die den Leistungsbereich von 20 bis 50 W lückenlos abdecken. Standardmäßig integriert ist ein Class-B-Eingangsfilter.

Anbieter zum Thema

TRACO ELECTRONIC GMBH

Bicker Elektronik GmbH

RECOM Power GmbH

RECOM Electronic GmbH & Co. KG

Wandler dieser Art sind für Applikationen in Bahntechnik, Luftfahrt, Verkehrsleittechnik, Windenergie sowie in militärnahen Bereichen gefragt. Wegen ihres effizienten Umgangs mit Energie kommen sie aber auch in weiten Teilen von Industrie-Elektronik und Automatisierungstechnik zum Einsatz - insbesondere dann, wenn die Wärmeentwicklung innerhalb eines Designs reduziert werden muss.

Verlustleistung um 15 bis 20% niedriger

Üblicherweise werden DC/DC-Wandler so ausgelegt, dass sie ihren maximalen Wirkungsgrad bei 25 °C, Volllast und Nennspannung erreichen. Bei Unterlast-Betrieb und erhöhter Betriebstemperatur sind dann allerdings erhebliche Abstriche zu machen. Die für die Powerline-Plus-Familie entwickelte ICE-Technologie steigert den Wirkungsgrad um gut zwei Prozentpunkte auf rund 90%. Dies erscheint auf den ersten Blick nicht gerade sensationell, reduziert aber die Verlustleistung im Wandler um 15 bis 20%. Zudem ist der Wirkungsgrad über den gesamten Eingangsspannungsbereich konstanter als bei herkömmlichen Designs.

Schlafmodus senkt Energieverbrauch im Leerlauf

Bei herkömmlichen Wandlern tendiert der Wirkungsgrad im Betrieb ohne Last gegen Null. Dabei wird viel Energie verschwendet und die dabei entstehende Abwärme kann zur thermischen Belastung der umgebenden Elektronik werden. Nicht so bei den Wandlern der Powerline-Plus-Serie. Bei Nulllast entnehmen die Wandler der Versorgung nur wenige mA Strom – mit entsprechend positiven Auswirkungen auf die entstehende Verlustwärme. Wandler ohne ICE-Technologie erreichen gerade im Leerlauf hohe Temperaturzustände, da sie einseitig für Volllastbetrieb konzipiert sind.

Gehäuse als Kühlkörper konzipiert

Augenfälliges Merkmal der ICE-Technologie ist das als Kühlkörper konzipierte Metallgehäuse. Das Gehäuse herkömmlicher Wandler besteht aus vernickeltem Kupfer und hat eine glatte, meist glänzende Oberfläche. Dies schaut zwar sehr schön aus, führt aber die Verlustwärme nicht gut ab. Auf der Unterseite wird aus Kostengründen in der Regel auf die Metallplatte verzichtet. Anders bei der Powerline-Plus-Familie. Das Metallgehäuse umschließt die Elektronik auf allen sechs Seiten. Als Basismaterial dient ein gehärtetes, aus dem Flugzeugbau stammendes Aluminium mit besonders guten Wärmeleiteigenschaften. Die Oberfläche ist rau und an seiner Oberseite mit Rippen und Noppen versehen. Der innere Aufbau des Wandlers wurde so gestaltet, dass die „heißen“ Komponenten direkten Kontakt zum Gehäuse haben. Dies gilt insbesondere für die Schalt-FETs, den Transformatorkern und die Synchrongleichrichter. Die Bodenplatte der Wandler ist ebenfalls aus Aluminium und wirkt zusammen mit den besonders üppigen Anschluss-Pins als zusätzliche Kühlfläche. Dieses Konzept ist zwar wesentlich aufwändiger als das herkömmlicher Wandler, reduziert aber die interne thermische Impedanz erheblich und sorgt für ein mechanisch sehr robustes Design.

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