Ineffiziente Stromversorgungen weisen eine höhere interne Verlustleistung auf, die sich in Wärme umwandelt. Die Ableitung dieser Wärme verursacht zusätzliche Kosten, größere Abmessungen sowie eine geringere Zuverlässigkeit und Gesamtleistung des elektronischen Systems.
Da Systeme immer leistungsfähiger und kompakter werden müssen, bleibt ein effizientes Wärmemanagement in der Elektronik eine konstante Herausforderung für Ingenieure in nahezu allen Branchen. Es existieren zahlreiche Lösungen zur Ableitung von Wärme aus leistungsstarken Komponenten und Gehäusen, wie Lüfter, Flüssigkeitskühlung oder Kühlkörper. Gleichzeitig werden auch die Produkte selbst kontinuierlich weiterentwickelt, um die thermische Leistung zu verbessern und den Bedarf an externem Wärmemanagement zu reduzieren.
Fortschrittliche Lösungen für das Wärmemanagement
Obwohl sich die Kühlkörpertechnologien in den letzten Jahren durch verbesserte Materialien und neue Konstruktionstechniken weiterentwickelt haben, bleiben sie relativ sperrige Komponenten, die Größe und Gewicht einer Stromversorgung erhöhen und die Materialkosten steigern. Wenn das System zusätzlich eine Zwangskühlung benötigt, wächst das Stromversorgungssystem weiter und die Zuverlässigkeit sinkt. Deswegen kann der Verzicht auf Kühlkörper in einer Stromversorgung vorteilhaft sein. Systementwickler müssen entweder ein Design wählen, das die Abwärme durch höheren Wirkungsgrad reduziert, oder ein Design umsetzen, das die Wärme besser abführt – etwa durch Stromversorgungen, die das Gehäuse als Teil der Wärmelösung nutzen.
Die Vermeidung von Wärmeentwicklung ist eine effizientere Lösung, sowohl für AC/DC- als auch für DC/DC-Stromversorgungen, da ein hoher Wirkungsgrad über den gesamten Lastbereich für alle Arten elektronischer Produkte zunehmend an Bedeutung gewinnt. Nehmen wir eine 800W Stromversorgung mit einem Wirkungsgrad von 90%. Ein Verlust von 10% erzeugt rund 80W Wärme, die mit geeigneten Materialien und einem thermisch durchdachten Design abgeführt werden muss, um sicherzustellen, dass Bauteile auf der Leiterplatte (PCB) nicht über den zulässigen Temperaturen betrieben werden, was zu Ausfällen führen kann.
Durch die Verbesserung des Wirkungsgrads solcher Netzteile von 90% auf 95% wird die Verlustleistung um 50% reduziert (von 80W auf 40W), sodass die damit verbundene Wärmeentwicklung innerhalb eines Spannungswandlers leichter zu beherrschen ist. Daher ist die Wahl einer effizienten Stromversorgung für das Systemdesign entscheidend. Eine Stromversorgung mit hohem Wirkungsgrad über den gesamten Lastbereich führt zu geringerer Wärmeabgabe, vereinfacht das Wärmemanagement und macht luftstrombasierte Kühlung oder spezielle Kühlkörper überflüssig.
Maximale Leistungsdichte und Effizienz bei DC/DC-Wandlern
RECOM bietet kompakte, kosteneffiziente und vor allem hocheffiziente
AC/DC- und
DC/DC-Wandler sowie
Schaltregler für eine Vielzahl von Anwendungen. Die Effizienz einer Stromversorgung, insbesondere bei PCB-Modulen mit hoher Leistungsdichte, ist häufig ein entscheidender Faktor bei der Auswahl der passenden Lösung für eine bestimmte Anwendung.
Dementsprechend haben die RECOM-Ingenieure für solche Anwendungen hocheffiziente Stromversorgungen entwickelt, die modernste Architektur mit innovativer Topologie und fortschrittlichem
3D-Power-Packaging® (3DPP®) kombinieren. Ergänzt wird dies durch optimierte Komponenten und Lösungen für das Wärmemanagement, um höchste Wirkungsgrade zu erreichen. So bieten die Produkte maximale Leistungsdichte, Umwandlungseffizienz, Flexibilität und Zuverlässigkeit. 3DPP ermöglicht es RECOM, zwei kritische Parameter, Ψjt und θja, zu reduzieren, die den gesamten thermischen Widerstand eines Leistungspakets oder einer Komponente bestimmen. Dadurch werden sowohl die Betriebstemperatur der Wärmequelle als auch die Gehäusetemperatur gesenkt (Abbildung 1).
