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Informationen
Switchmode Netzgeräte
Switchmode-Technologie
Getaktete Stromversorgungen bieten sich besonders zur Versorgung portabler Geräte an. Ihr geringes Gewicht und ihre extrem kleine Bauform bei hohem Wirkungsgrad lassen sich aber ebenso vorteilhaft mit allen anderen Anwendungsarten kombinieren.
Noch attraktiver werden die Geräte durch einen Weitbereichseingang, so dass die Netzteile weltweit an Netzspannungen von 100 bis 240 V AC mit 50 bis 60 Hz betrieben werden können. Das ermöglicht einen weltweiten Einsatz und bedeutet eine drastische Reduzierung des Logistikaufwands auf Seiten unserer Kunden.
Solche Lösungen können entweder als Tischgerät mit weltweit genormten IEC-Buchsen (unsere DT-Serie) oder mit den Stecker Netzgeräten mit austauschbaren Netzstecker-Adaptern (unsere MPP-Serie) realisiert werden.
Zunächst einige technische Informationen:
Primär getaktete Netzgeräte
In diesem Schaltnetzteil wird zunächst die Netzspannung gleichgerichtet und gesiebt. Danach wird sie bei hohen Frequenzen getaktet und über einen Wandler-Transformator übertragen. Die benötigte Kleinspannung wird dann durch erneute Gleichrichtung und Siebung erzeugt und kann durch eine Stabilisierungsschaltung als hochgenaue Gleichspannung mit geringsten Toleranzen bereitgestellt werden.
Neben den bereits angesprochenen Vorteilen der kleinen Bauform und des Weitbereichseingangs ist der hohe Wirkungsgrad von entscheidender Bedeutung: Bei erreichbaren 90% sind die Verluste aufgrund von Wärmeentwicklung minimal. Die Forderung nach sehr geringer Leerlauf-Stromaufnahme (Stand-by Power) kann nur mit der Schaltnetzteiltechnologie realisiert werden.
FRIWO bietet eine umfangreiche Palette an Standardgeräten mit überragenden Features an. Zusätzlich können bei entsprechender Stückzahl auch weitere Varianten für die Bedienung ganz spezieller Bedürfnisse entwickelt werden. Dabei bestimmt der Anwendungsfall ganz wesentlich das Design:
- Neben Ausgangsstrom und -spannung beeinflussen Anforderungen zu Regelgenauigkeit und Welligkeit der Ausgangsspannung, EMV-Verhalten, Wirkungsgrad, usw. das Netzteildesign.
- Vorgaben im Bezug auf Baugröße und -form beeinflussen den Bauteilaufwand und damit die Kosten für das Netzteil.
- Verschiedene Schaltungstopologien werden je nach Anforderungen eingesetzt.
- Ausführungen als Steckernetzgerät, Tischgerät aber auch als Baustein (= Open Frame) für ganz spezielle Anwendungsfälle sind realisierbar.
Sicherheitsvorschriften, Schutzklassen und Anschlussarten
Netzgeräte sind in einer Vielzahl von Anwendungen zu finden. Daher sind die spezifischen Sicherheitsvorschriften der zu versorgenden Geräte, abhängig von den Vorschriften der jeweiligen Länderprüfstellen, z. B. UL, VDE, usw. besonders zu beachten.
Die EMV-Konformität nach EN 61000-6-X unter Berücksichtigung von Netzrückwirkungen nach EN 61000-3-2 ist für Stromversorgungsgeräte unabhängig vom Schaltungskonzept zu beachten. Bei der Auswahl des Gehäuses sind die Umweltbedingungen, z. B. in feuchter Umgebung, zu beachten. Für allgemeine Anwendungen reicht die Schutzart nach EN 60529-IP20 – Betrieb in trockenen Räumen – Schutz gegen Eindringen von festen Fremdkörpern – aus. Netzgeräte sind je nach Anwendung nach den jeweils anwendbaren Vorschriften ausgeführt. Durch die sichere galvanische Trennung erfüllen alle Geräte die Niederspannungsrichtlinie und liefern eine Sicherheitskleinspannung, SELV (Safety-Extra-Low-Voltage).
OEM Switchmode Netzgeräte
Single Range Power Supplies (SP)
FRIWO hat sich seit vielen Jahren ein strategisches Ziel gesetzt besonders umweltfreundliche Produkte den Kunden fur die verschiedenen Bereiche wie:
- Informations- und Kommunikationstechnik
- Medizintechnik
- Automatisierungstechnik
- Mess-, Steuer- und Regelungstechnik
zu entwickeln und zu produzieren.
Mit den wachsenden Forderungen der Umweltbehörden nach hohem Wirkungsgrad bei Netzgeräten erfüllt die Linear Gerätetechnologie diese Anforderungen nicht mehr ausreichend.
Die Environmental Protection Agency (EPA) in den USA startete bereits 1992 ein Zertifizierungsprogramm für besonders energieeffiziente Produkte: ENERGY STAR.
Heute umfasst das ENERGY STAR-Programm nahezu alle elektronischen Geräte.
Die Anforderungen an externe Stromversorgungen beinhalten ehrgeizige Wirkungsgradziele. Dabei wird nicht mehr nur die Maximalleistung betrachtet. Da viele Endgeräte öfter bei Teillast betrieben werden, erhofft man sich eine größere Energieersparnis, indem der Durchschnitt aus 25%, 50%, 75% und 100% der Last gebildet und leistungsabhängige Grenzwerte definiert werden.
Die CEC (California Energy Commission) hat in Kalifornien die Anforderungen des ENERGY STAR zum 1.Januar 2007 fur bindend erklärt, andere Bundesstaaten der USA werden folgen.
In Europa wurde durch die Europäische Gemeinschaft mit dem Code of Conduct eine freiwillige Selbstverpflichtung der Hersteller auf die Begrenzung der Geräteverlustleistung eingeführt; Netzgeräte mit einer Ausgangsleistung von bis zu 50W durfen ab dem 01.01.2007 eine Verlustleistung ohne Last von 0,3W nicht überschreiten.
Weiter wird im Rahmen der EuP-Richtlinie (Energy using Products) der gesamte Lebenszyklus des Produkts betrachtet und die Ressourcen fur Design, Produktion, Distribution bis hin zur Wiederverwendung einbezogen. Die Richtlinie wird nach Expertenmeinung im Jahr 2008 bindend und die ENERGY STAR-Grenzwerte übernehmen.
Somit ist es fur die globalen Anbieter von Stromversorgungen unerlässlich, jeweils die schärfsten Grenzwerte zu erfüllen.
FRIWO verfügt schon heute uber die notige Kompetenz fur sein Produktportfolio Netzgeräte mit hohem Wirkungsgrad und geringen Standby-Verlusten zu realisieren, und damit das Linear Netzgerateprogramm abzulösen.
Wirkungsgrad und Verlustleistung
Ladegeräte
Lade-Technologie
Im Bereich der Ladegerättechnik bietet FRIWO ein umfangreiches Angebot von Blei-, Nickel-Cadmium-, Nickel-Metall-Hydrid- sowie Lithium-Ionen-Ladegeräte an. Diese Ladegeräte finden Anwendung in den unterschiedlichsten Bereichen, wie z. B. im Medizinbereich für stationäre oder bewegliche medizinische Geräte, elektrische Rollstühle oder Fahrräder im Mobilitätssektor, ferngesteuerte Fahrzeuge im Spielzeugbereich sowie tragbare Geräte, wie Handys und Notebooks.
Blei-Lader:
Die Bleibatterien nehmen auch heute noch einen wichtigen Stellenwert ein. Sie können zwar in der Leistungsdichte nicht mit ihren Verwandten den NiCd-, NiMH- oder gar Lithiumzellen konkurrieren, was aber das Preis-Leistungsverhältnis angeht, sind diese Zellentypen noch immer erste Wahl.
So werden z. B. im Bereich Großladetechnik aus Preiserwägungen auch heute noch Bleizellen bevorzugt. Ein modernes Ladegerät muss in der Lage sein, verschiedene Situationen erkennen zu können und entsprechend darauf zu reagieren. Es muss eine optimale Vollladung erkennen, eine lange gelagerte oder neue Zelle aktivieren oder reaktivieren, einen Fehlerfall erfassen oder einfach nur möglichst schnell laden, ohne die Parameter der Zelle zu überschreiten. Einige Ladegeräte sind mit einem elektronischen Schutzmechanismus versehen, der es dem Ladegerät ermöglicht, eine Verpolung des Akkus schadlos zu überstehen.
Dieses ist allerdings nur nötig, wenn die Anschlussleitungen nicht fest verdrahtet sind. Wie jedes technische Gerät, sind auch Ladegeräte vor Ausfällen nicht sicher. Aus diesem Grund werden übergreifende Schutzmechanismen vorgesehen, die eingreifen, falls es zu Steuerungsausfällen kommt. Auch dieses ist ein Leistungsmerkmal guter Ladegeräte. Um diese Anforderungen erfüllen zu können legt die FRIWO das Hauptaugenmerk ihrer Anstrengungen auf die Weiterentwicklung von Switchmode-Ladegeräten, die durch ihre leichte und kompakte Bauweise, bei hohen Ausgangsleistungen, attraktiv für die Endverbraucher sind.
NiCd / NiMH-Lader:
Wenn Geräte mit hoher Stromaufnahme, wie z. B. Akkuschrauber, Fotoblitzgeräte etc. versorgt werden müssen, sind Nickel-Cadmium-Akkus die erste Wahl, weil sie einen sehr geringen Innenwiderstand besitzen und daher hohe Ströme bei geringem Spannungsverlust liefern. Nickel-Metallhydrid-Akkus sind im wesentlichen, bis auf den Ersatz des Cadmiums durch das umweltfreundlichere Metall-Hydrid, ähnlich aufgebaut. Als willkommener Nebeneffekt ist die Selbstentladung deutlich geringer und die Kapazität bei gleichem Volumen höher. Auf Grund des höheren Innenwiderstandes, sind die NiMH-Akkus für den Einsatz in Geräten mit mittlerer Stromaufnahme, wie z. B. Spielzeuganwendungen, Taschenlampen etc. prädestiniert.
Um eine Überladung der Akkus zu verhindern, verfügen die Ladegeräte über eine -Delta-U-Abschaltung, Erkennung des Temperaturgradienten (statisch oder dynamisch), Maximaltemperatur sowie Zeit.
Li-Ionen-Lader:
Auf Grund der sehr hohen Leistungsdichte von Lithium-Ionen-Akkus (ca. 120 – 170 Wh / Kg) und dem hieraus resultierenden geringem Gewicht, finden diese Akkus und die hierfür benötigten Lader immer mehr Einzug in Geräten der gehobenen Preisklasse, wie z. B. in Notebooks und Mobiltelefonen. Der momentan noch höhere Preis dieser Technologie relativiert sich durch die im Gegensatz zu anderen Akkus höhere Zyklenzahl (500 – 1000), die sehr geringe Selbstentladung (5% – 10% / Monat bei 20° C), die hohe Quellenspannung (3,6 V / Zelle) sowie den nicht vorhandenen Memoryeffekt.
Um die Vorzüge dieses Akkutypen lange nutzen zu können und den höheren Anschaffungspreis zu neutralisieren, ist ein hoher technischer Ladeaufwand von Nöten, da dieser Akkutyp nicht über eine Über- und Tiefentladetoleranz verfügt. Dieser erforderliche, technische Ladeaufwand wird in den Li-Ionen-Ladern der FRIWO durch eine Lade- als auch Entladeüberwachung realisiert. |
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CEAG AG