Wozu ein Netzteil mit Datenbus?
12.11.2021
Die Hersteller von Netzteilen bieten neuerdings Schnittstellen zur Steuerung und Überwachung ihrer Netzteile an. Dieser Artikel beleuchtet die Gründe dafür und welche Vorteile sich für Schaltungsentwickler ergeben.
Stellen wir uns Anwendungen vor, die hohe Leistungen erfordern, jedoch über längere Zeiträume hinweg eine deutlich geringere Durchschnittsleistung benötigen. Solche Anwendungen können leistungsintensive Geräte wie 3D-Drucker, Laserschneider oder ein Roboterarm sein, der schnell bewegt werden muss, danach aber überwiegend in einer festen Position verbleibt. Entwickler solcher Geräte könnten versucht sein, ein Netzteil einzusetzen, das dauerhaft die höchste vorkommende Leistungsspitze abdeckt („worst case load current“). Diese Herangehensweise wäre jedoch kostenintensiv, ineffizient und potenziell gefährlich. Im Fehlerfall könnte die gelieferte Leistung so groß sein, dass ein Brand entstehen könnte.
Eine bessere Lösung ist die Wahl eines kompakteren Netzteils, das kurzfristig hohe Ausgangsleistung und gleichzeitig den Strom im Fehlerfall begrenzt. Wann es welche Leistung erbringen muss, bestimmt der Verbraucher. Der Entwickler muss daher verbraucherorientiert denken und eine flexible Programmierung des Netzteils ermöglichen. Eine digitale Schnittstelle ist in solchen Fällen oft die bessere Wahl im Vergleich zu analogen Eingängen – insbesondere, wenn zusätzlich Überwachungsfunktionen integriert sind.
Welche Stromwerte fließen? Sind diese plausibel oder zeigt der Verbraucher ein ungewöhnliches Verhalten? Mit einer intelligenten Steuerung im Netzteil und einem geeigneten Datenbus lässt sich eine einfache und zuverlässige Überwachung aller angeschlossenen Verbraucher realisieren. Für diese Aufgaben hat sich der PMBus® (Power Management Bus) etabliert, der in vielen modernen Netzteilen integriert ist.
Eine bessere Lösung ist die Wahl eines kompakteren Netzteils, das kurzfristig hohe Ausgangsleistung und gleichzeitig den Strom im Fehlerfall begrenzt. Wann es welche Leistung erbringen muss, bestimmt der Verbraucher. Der Entwickler muss daher verbraucherorientiert denken und eine flexible Programmierung des Netzteils ermöglichen. Eine digitale Schnittstelle ist in solchen Fällen oft die bessere Wahl im Vergleich zu analogen Eingängen – insbesondere, wenn zusätzlich Überwachungsfunktionen integriert sind.
Welche Stromwerte fließen? Sind diese plausibel oder zeigt der Verbraucher ein ungewöhnliches Verhalten? Mit einer intelligenten Steuerung im Netzteil und einem geeigneten Datenbus lässt sich eine einfache und zuverlässige Überwachung aller angeschlossenen Verbraucher realisieren. Für diese Aufgaben hat sich der PMBus® (Power Management Bus) etabliert, der in vielen modernen Netzteilen integriert ist.
Eigenschaften des PMBus
Der Power Management Bus (PMBus®) ist ein offener Standard für ein digitales Energiemanagement-Protokoll: benutzerfreundlich, zuverlässig und erweiterbar. Etwa 40 PMBus-Mitgliedsunternehmen übernehmen, fördern und optimieren diesen Standard.
Der PMBus ermöglicht es, Betriebsparameter mehrerer Netzteile festzulegen. So kann beispielsweise ein Netzteil komplett abgeschaltet werden, wenn es nicht benötigt wird. Alternativ lassen sich Ausgangsspannung und Ausgangsstrom dynamisch anpassen. Eine programmierbare Lüftersteuerung kann einen herkömmlichen Lüfter intelligent regeln: Die Lüfteraktivität und Drehzahl passen sich automatisch an die Ausgangsleistung an, wodurch Geräuschentwicklung minimiert und die Lebensdauer verlängert wird.
Ebenso wichtig wie der Befehlssatz der PM-Steuerung sind die umfassenden Überwachungsfunktionen. Der PMBus liefert Echtzeit-Statusdaten wie Ein- und Ausgangsströme, Spannungen, Leistungswerte, Temperaturen kritischer Bauteile und detaillierte Fehlerdiagnosen. Anhand dieser Informationen kann die Anwendung potenzielle Überlast- oder Überhitzungszustände erkennen, bevor diese kritisch werden. Falls die interne Temperatur durch unzureichende Kühlung steigt, fährt das Netzteil nicht sofort herunter, sondern gibt frühzeitig eine Warnung aus.
Der PMBus dient nicht nur zur Überwachung und Steuerung – er ist direkt mit dem internen Mikrocontroller des Netzteils verbunden, der die digitale Regelungsschleife steuert. Das bedeutet, dass nicht nur Betriebsparameter angepasst werden können, sondern auch Reaktionszeiten, Einschwingverhalten und Kompensationsmatrizen in Echtzeit optimiert werden. Dies ermöglicht eine anwendungsabhängige Anpassung der Netzteil-Performance. Kurz gesagt, ein Standard-Netzteil wird durch die Integration einer PMBus-Schnittstelle zu einer maßgeschneiderten Lösung.
Der PMBus ermöglicht es, Betriebsparameter mehrerer Netzteile festzulegen. So kann beispielsweise ein Netzteil komplett abgeschaltet werden, wenn es nicht benötigt wird. Alternativ lassen sich Ausgangsspannung und Ausgangsstrom dynamisch anpassen. Eine programmierbare Lüftersteuerung kann einen herkömmlichen Lüfter intelligent regeln: Die Lüfteraktivität und Drehzahl passen sich automatisch an die Ausgangsleistung an, wodurch Geräuschentwicklung minimiert und die Lebensdauer verlängert wird.
Ebenso wichtig wie der Befehlssatz der PM-Steuerung sind die umfassenden Überwachungsfunktionen. Der PMBus liefert Echtzeit-Statusdaten wie Ein- und Ausgangsströme, Spannungen, Leistungswerte, Temperaturen kritischer Bauteile und detaillierte Fehlerdiagnosen. Anhand dieser Informationen kann die Anwendung potenzielle Überlast- oder Überhitzungszustände erkennen, bevor diese kritisch werden. Falls die interne Temperatur durch unzureichende Kühlung steigt, fährt das Netzteil nicht sofort herunter, sondern gibt frühzeitig eine Warnung aus.
Der PMBus dient nicht nur zur Überwachung und Steuerung – er ist direkt mit dem internen Mikrocontroller des Netzteils verbunden, der die digitale Regelungsschleife steuert. Das bedeutet, dass nicht nur Betriebsparameter angepasst werden können, sondern auch Reaktionszeiten, Einschwingverhalten und Kompensationsmatrizen in Echtzeit optimiert werden. Dies ermöglicht eine anwendungsabhängige Anpassung der Netzteil-Performance. Kurz gesagt, ein Standard-Netzteil wird durch die Integration einer PMBus-Schnittstelle zu einer maßgeschneiderten Lösung.
Der RACM1200-V
Ein Netzteil, das alle oben genannten Funktionen integriert, ist der RACM1200-V von RECOM. Diese Serie setzt einen neuen Maßstab für Kompaktheit in der Klasse der AC/DC-Netzteile. Sie wurde für zuverlässigen, lüfterlosen Betrieb konzipiert, um langfristige Systemverfügbarkeit zu gewährleisten. Das grundplattengekühlte Design leitet die Wärme effizient aus der Anwendung ab und ermöglicht eine kontinuierliche Ausgangsleistung von bis zu 1.000 W, mit kurzzeitigen Spitzenleistungen von bis zu 1.200 W. Falls ein externer Lüfter an den Lüfterausgang angeschlossen ist, kann das Netzteil 1.200 W kontinuierlich bereitstellen.
Ein breiter Einstellbereich der Ausgangsspannung und die Kombination aus konstanter Spannung/Leistung und Hiccup-Modus-Einstellungen machen das Netzteil besonders vielseitig – insbesondere bei sicherheitskritischen Anwendungen. Verschiedene analoge Steuer- und Überwachungsfunktionen sind über den Stecker zugänglich, ebenso wie die beiden Hilfsausgänge: ein programmierbarer 5V bis 12V Systemlüfterausgang und ein isolierter „always-on“ Standby-Ausgang von 5V/1A für Steuerungs- und Überwachungsfunktionen.
Die RACM1200-V-Serie bietet intelligente, kontrollierte und fehlersichere Funktionen, die in projektabhängigen Firmwareeinstellungen konfiguriert werden können. In der Standardversion ist der Netzteilstatus über zwei Signalleitungen und eine LED-Anzeige auslesbar:
Abb. 2: Auszug aus dem RACM1200-V-Datenblatt
Zusätzlich zu den analogen Status- und Steueranschlüssen bietet die PMBus-Variante RACM1200-V/PMB eine digitale Schnittstelle, über die Anwender direkte Anpassungen am Netzteil vornehmen können. RECOM stellt hierfür ein CLI (Command-Line-Interface) für die Netzteil-Programmierung bereit. Auf Wunsch kann das Gerät mit kundenspezifischen Firmwareeinstellungen vorprogrammiert werden.
Beide Versionen erreichen eine Spitzenwirkungsgrad von bis zu 95% und erfüllen die Ökodesign-Richtlinien für den Standby-Modus. Die RACM1200-V-Serie besitzt weltweite Sicherheitszulassungen für medizinische (2MOPP, BF), industrielle und ITE-Standards sowie EMV-Prüfungen nach Klasse A Immunität und Klasse B Emissionen. Diese Eigenschaften machen es zu einer der am einfachsten zu integrierenden modularen Stromversorgungslösungen auf dem Markt.
Ein breiter Einstellbereich der Ausgangsspannung und die Kombination aus konstanter Spannung/Leistung und Hiccup-Modus-Einstellungen machen das Netzteil besonders vielseitig – insbesondere bei sicherheitskritischen Anwendungen. Verschiedene analoge Steuer- und Überwachungsfunktionen sind über den Stecker zugänglich, ebenso wie die beiden Hilfsausgänge: ein programmierbarer 5V bis 12V Systemlüfterausgang und ein isolierter „always-on“ Standby-Ausgang von 5V/1A für Steuerungs- und Überwachungsfunktionen.
Die RACM1200-V-Serie bietet intelligente, kontrollierte und fehlersichere Funktionen, die in projektabhängigen Firmwareeinstellungen konfiguriert werden können. In der Standardversion ist der Netzteilstatus über zwei Signalleitungen und eine LED-Anzeige auslesbar:
Abb. 2: Auszug aus dem RACM1200-V-Datenblatt
Zusätzlich zu den analogen Status- und Steueranschlüssen bietet die PMBus-Variante RACM1200-V/PMB eine digitale Schnittstelle, über die Anwender direkte Anpassungen am Netzteil vornehmen können. RECOM stellt hierfür ein CLI (Command-Line-Interface) für die Netzteil-Programmierung bereit. Auf Wunsch kann das Gerät mit kundenspezifischen Firmwareeinstellungen vorprogrammiert werden.
Beide Versionen erreichen eine Spitzenwirkungsgrad von bis zu 95% und erfüllen die Ökodesign-Richtlinien für den Standby-Modus. Die RACM1200-V-Serie besitzt weltweite Sicherheitszulassungen für medizinische (2MOPP, BF), industrielle und ITE-Standards sowie EMV-Prüfungen nach Klasse A Immunität und Klasse B Emissionen. Diese Eigenschaften machen es zu einer der am einfachsten zu integrierenden modularen Stromversorgungslösungen auf dem Markt.
Anwendungen
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RACM1200-V
Fokus
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