Wie sich der Energieverbrauch elektronischer Geräte optimieren lässt

Anbieter zum Thema

dataTec AG

ET System electronic GmbH

Bicker Elektronik GmbH

MTM Power Messtechnik Mellenbach GmbH

Die Bereitstellung einer höheren Leistungskapazität bedeutet höhere Anforderungen an die Infrastruktur, die die Kosten erhöht und gleichzeitig eine Stromverschwendung darstellt. Ein geringer Leistungsfaktor kann sich auch einstellen, wenn sehr viele ungeradzahlige Harmonische überlagert sind, die zu einem sehr hohen Ausgleichstrom führen. Daher müssen Entwicklungsingenieure ihre Schaltungen auf einen hohen Leistungsfaktor hin untersuchen und den Anteil an Harmonischen verifizieren und gegebenenfalls reduzieren.

Wichtige Parameter bei der Leistungsmessung

Viele Leistungskonvertierer versuchen Energie in das Netz zurück zu speisen. So muss beispielsweise ein Solar-Inverter die Gleichspannungsleistung einer Fotovoltaik-Anlage ins Netz einspeisen. Die eingespeiste Leistung muss frei von Rauschen und Harmonischen sein und muss sehr genau dem Netz folgen. Um das sicher zu stellen, müssen diverse Parameter gemessen werden. Dazu gehören Frequenz, Leistungsfaktor, Phasenwinkel zwischen der sinusförmigen Wechselspannung und dem sinusförmigen Strom, die reelle Leistung (W), die Scheinleistung (VA), die Blindleistung (VAR) und die harmonischen Anteile. Diese gehören typischerweise bis zur 40sten oder 50sten Ordnung an.

Ein funktionaler Test wird zuweilen auch zu einem dynamischen Test und zwar dann, wenn sich Bedingungen fortlaufend in kurzer Zeitdauer ändern. Ein solcher Fall ist beispielsweise die Messung des Einschaltstroms. Die meisten Schaltungen erfordern für eine kurze Zeit einen hohen Einschaltstrom. Dieser Einschaltstrom ist oft bedingt von einer hohen Anzahl an Kondensatoren, die in der Schaltung als Blockkondensatoren verteilt sind. Dieser Einschaltstrom kann um einige Faktoren größer sein als der Strom im eingeschwungenen Zustand.

Wichtig ist, dass der Einschaltstrom genau gemessen wird, damit sich die Dimensionierung einer Sicherung, der Kabelquerschnitt, der Stromschutzschaltung oder die Stromschutzschalter richtig ausgelegt werden können. Ein anderer Anwendungsfall ist der Test auf Transienten. Hier werden Unterbrechungen simuliert um sicherzustellen, dass das DUT seine von ihm gewünschten Funktionen spezifikationsbedingt erfüllt.

Möglichkeiten und Grenzen heutiger Test-Tools

Die folgende Tabelle zeigt die grundlegenden Messmöglichkeiten beider Messgeräten auf.

Die meist genutzten Messgeräte für die genannten Anforderungen sind Präzisions-Leistungs-Analysatoren und Oszilloskope. Die Tabelle zeigt die grundlegenden Messmöglichkeiten mit diesen beiden Messgeräten. Wie aus der Tabelle ersichtlich, bieten Präzisions-Leistungsanalysatoren eine hohe Genauigkeit und eine einfache Anbindung an das DUT und sind damit ein ideales Werkzeug für das Ausmessen von stationären Zuständen, für die Messung von Leistungsverbrauch, Leistungseffizienz und optimierten Leistungsfaktor.

Für diese Art der Messungen wird dem Entwicklungsingenieur die Messintegrität gegeben, die er zur Erfüllung der Spezifikationsanforderungen benötigt. Mit sogenannten Floating-Eingängen und direkten Strommessungen können Ingenieure ihr DUT einfach kontaktieren. Leistungsanalysatoren sind in der Nutzung etwas beschwerlich. Zudem lassen sich mit diesen Geräten dynamische Vorgänge meist nicht messen.

(ID:43256816)