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Stichtag 10. Februar 2016

Wirkungsgrad-Neuregelungen gemäß DoE Level VI für Netzgeräte

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Anbieter zum Thema

CUI Inc
ET System electronic GmbH
RECOM Power GmbH
MTM Power Messtechnik Mellenbach GmbH

Designanforderungen nach Level VI

Die neuen Level-VI-Spezifikationen stellen Entwickler von Stromversorgungen und Netzteilen vor große Herausforderungen. Im Vergleich zu CUIs Level-V-Netzteilen weisen Level-VI-Geräte Änderungen bei nahezu allen Aspekten der Primär- und Sekundärschaltkreise auf. Dazu zählen neueste Steuerungs-ICs, die verbesserte Betriebsmodi bei geringer Last unterstützen: im Normalbetrieb arbeiten die Controller mit der gleichen Schaltfrequenz (65 kHz) wie in Level-V-Produkten, schalten bei geringer Last oder im Leerlauf aber auf 22 kHz, um die Verlustleistung zu verringern und den Wirkungsgrad zu erhöhen.

Die Kondensator- und Widerstandswerte im sekundären Rückkopplungskreis wurden ebenfalls optimiert, um die Auswirkungen hoher Restwelligkeit und Störungen bei geringeren Schaltfrequenzen zu mindern. Der Controller basiert auf neuester Technik, um die Ruhestromaufnahme zu verringern, was den hohen Anforderungen hinsichtlich des Stromverbrauchs im Leerlauf entgegen kommt.

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Zu den Änderungen im Sekundärkreis von Low-Voltage/High-Current-Level-VI-Netzteilen zählen eine synchrone Gleichrichtung mit MOSFETs und ein spezieller Controller anstelle einer einfachen Diodengleichrichtung. Zu den weiteren Änderungen zählen optimierte Widerstandswerte und größere Drahtquerschnitte, um die interne Verlustleistung zu verringern. Neueste MOSFETs mit geringem Durchlasswiderstand tragen dazu bei, den Wirkungsgrad bei hoher Last zu verbessern.

Der Hauptstromversorgungskreis ist im Wesentlichen genauso ausgeführt wie bei Level-V-Netzteilen. Netzteile mit <120 W Leistung basieren auf CUIs bewährtem Flyback-Design, während Geräte mit >120 W Leistung eine LLC-Resonanztopologie aufweisen. Der höhere durchschnittliche Wirkungsgrad der Level-VI-Netzteile trägt auch dazu bei, die Betriebstemperatur zu verringern, was letztendlich die Zuverlässigkeit erhöht. In IoT-Anwendungen kann sich dies als wichtiger Vorteil erweisen, da die Geräte oft sehr lange Zeit im Feld zum Einsatz kommen – meist mit geringer oder gar keiner Wartung.

Verbesserungen für das IoT und die Umwelt

Die US-Umweltbehörde (EPA; Environmental Protection Agency) gab bekannt, dass die Regelungen bezüglich externer Netzteile im letzten Jahrzehnt bereits zu einer Verringerung der CO2-Emissionen um mehr als 24 Mio. Tonnen pro Jahr und zu Einsparungen von mehr als 2,5 Mrd. US-$ jährlich beitragen. Das US-Energieministerium geht nun davon aus, dass mit Level VI an die 47 Mio. Tonnen CO2 eingespart werden können. Hersteller von Geräten wie IoT-Gateways müssen also stets auf dem neuesten Stand der Technik bezüglich der Netzteile und des Stromverbrauchs sein. Level-VI-Netzteile stehen bereits zur Verfügung und garantieren die Einhaltung der neuen gesetzlichen Bestimmungen sobald diese ab 10. Februar 2016 in Kraft treten.

* Jeff Schnabel ist Vice President of Global Marketing bei CUI.

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