Herzlich Willkommen beim beam-Verlag in Marburg, dem Fachverlag für anspruchsvolle Elektronik-Literatur.


Wir freuen uns, Sie auf unserem ePaper-Kiosk begrüßen zu können.

Aufrufe
vor 2 Jahren

2-2017

  • Text
  • Medizinelektronik
  • Medizintechnik
  • Sensoren
  • Medizinische
Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement

Stromversorgung Bild 5:

Stromversorgung Bild 5: Stromverlauf Netzteil 120 W mit passiver Klasse A PFC Bild 6: Stromverlauf Netzteil 120 W mit aktiver Klasse D PFC nung orientiert sich am Scheitelwert. Dadurch erreicht der Stromflusswinkel nur kleine Werte (siehe Bild 5). Seitens des Gesetzgebers ist hier eine Limitierung u.a. in der IEC61000-3-2 definiert. Vereinfachend wird in diesem Zusammenhang oft von Phasenverschiebung gesprochen, wobei dies nicht die komplette Beschreibung darstellt. Gemäß der Norm erfolgt die Bestimmung der Eingangsleistung durch die Messungen von bis zu 40 Oberwellen. Je nach Art des Endprodukts sind unterschiedliche Limits definiert (Klasse A bis D), die entweder einen Absolutwert des Stroms für jede Oberwelle vorgeben oder prozentual auf die Eingangsleistung abstellen. Entsprechend der jeweiligen Eingruppierung in eine Klasse (A - D) werden entweder alle Oberwellen berücksichtigt (in A und B) oder nur ungeradzahlige Oberwellen (C und D + 2. OW). Geprüft werden müssen Produkte mit einer Betriebsspannung von 230 V AC , einem max. Strom von 16 A, mit Anschluss an das öffentliche Versorgungsnetz sofern sie eine Eingangsleistung von 75 - 1000 W (Klasse D 600 W) aufnehmen. Es ist anzuraten genau zu prüfen ob die Vorschrift im jeweiligen Fall zum Tragen kommt und falls ja, welche der Klassen (A - D) anzuziehen ist. Seitens der Stromversorgung sind hier deutliche Unterschiede im Design, Größe und letztendlich auch Kosten festzustellen. Für kleinere Leistungen kann man die Limits der Klasse A ohne aktive Korrektur erreichen. Im Falle von Klasse D ist in aller Regel eine Korrekturstufe vor dem Siebelelko notwendig. Diese auch aktive Power-Factor-Correction (PFC-Stufe) genannte Schaltung setzt die Eingangsspannung auf etwa 380 V DC um und entnimmt dem Netz einen sinusähnlichen Strom, welcher phasengleich zur Versorgungsspannung fließt. In der Medizintechnik sind in der Regel Klasse A bzw. D anzutreffen, vereinzelt auch Klasse C. Bei identischer Leistung ist zu erkennen, dass ein Netzteil mit einer PFC der Klasse A einen geringeren Stromflusswinkel mit höherem Spitzenstrom aufweist. Die Betrachtung der entsprechenden harmonischen Oberwellen der Messungen aus den Bildern 5 und 6 stellen sich wie folgt in den Bildern 7 und 8 dar: Bild 7: Harmonische Oberwellen PFC Klasse A (rot = Limit, blau = Messwert) Bild 8: Harmonische Oberwellen PFC Klasse D (rot = Limit, blau = Messwert) 46 meditronic-journal 2/2017

Stromversorgung Bild 9: Schaltnetzteil an 230 V AC (links) und 110 V AC (rechts) Wie wirkt sich dies nun auf Messungen der Eingangsleistung aus? Je kleiner der Stromflusswinkel wird, desto kritischer wird die Messung mit einem Amperemeter. Selbst im RMS-Modus ist es schwierig die Eingangsleistung mit Volt- und Amperemeter genau zu bestimmen. Hier ist mit Fehlern im zweistelligen Prozentbereich zu rechnen. Somit ist die Messung nach dieser Methode nicht zu gebrauchen. Ein Leistungsmessgerät mit entsprechender Messgeschwindigkeit kann die Leistung unter der Spannungs- und Stromkurve deutlich genauer auflösen. Die Messung wird bei 110 V AC nicht einfacher, da hier naturgemäß höhere Ströme zum Tragen kommen. Damit verschlechtert sich der Wirkungsgrad i.d.R. um etwa 1 - 2%. Die Auswirkungen sind in den nachfolgenden Thermobildern bei 230 und 110 V AC sichtbar. Die Differenz ist hierbei in den Baugruppen Eingangsfilter, PWM-Stufe und Primärseite Transformator (oberer Bildteil) zu sehen, während die Ausgangsseite (unterer Bildteil) keinen Unterschied aufzeigt (Bild 9). - Leerlaufleistung Noch schwieriger ist die Messung der Leerlaufleistung. Ein Schaltnetzteil läuft im Leerlauf unter Umständen im Burstmode, was bedeutet, dass nicht mit jeder Halbwelle Leistung aufgenommen wird. Die Ausgangsspannung wird auf der Ausgangsseite einem Vergleicher zugeführt, der sie mit einem Sollwert abgleicht. Erst wenn dieser unterschritten wird, wird über einen Optokoppler zur Primärseite das Signal zum Schalten gegeben. Moderne Schaltnetzteile erreichen sehr niedrige Verluste im Leerlauf deutlich kleiner 1 W. Dementsprechend lang kann es dauern, bis die Eingangsseite wieder angesteuert wird. Dies mit einem Amperemeter zu messen führt zu Werten teilweise größer 10 W. In unserem Beispiel liegt der reale Leistungsbedarf dagegen nur bei

Fachzeitschriften

10-2019
9-2019
4-2019
3-2019
3-2019

hf-praxis

9-2019
8-2019
7-2019
6-2019
5-2019
4-2019
3-2019
2-2019
1-2019
EF 2019-2020
Best_Of_2018
12-2018
11-2018
10-2018
9-2018
8-2018
7-2018
6-2018
5-2018
4-2018
3-2018
2-2018
1-2018
EF 2018/2019
12-2017
11-2017
10-2017
9-2017
8-2017
7-2017
6-2017
5-2017
4-2017
3-2017
2-2017
1-2017
EF 2017/2018
12-2016
11-2016
10-2016
9-2016
8-2016
7-2016
6-2016
5-2016
4-2016
3-2016
2-2016
1-2016
2016/2017
12-2015
11-2015
10-2015
9-2015
8-2015
7-2015
6-2015
5-2015
4-2015
3-2015
2-2015
1-2015
12-2014
11-2014
10-2014
9-2014
8-2014
7-2014
6-2014
5-2014
4-2014
2-2014
1-2014
12-2013
11-2013
10-2013
9-2013
8-2013
7-2013
6-2013
5-2013
4-2013
3-2013
2-2013
12-2012
11-2012
10-2012
9-2012
8-2012
7-2012
6-2012
4-2012
3-2012
2-2012
1-2012

PC & Industrie

10-2019
9-2019
1-2-2019
8-2019
7-2019
6-2019
5-2019
4-2019
3-2019
EF 2019
EF 2019
12-2018
11-2018
10-2018
9-2018
8-2018
7-2018
6-2018
5-2018
4-2018
3-2018
1-2-2018
EF 2018
EF 2018
12-2017
11-2017
10-2017
9-2017
8-2017
7-2017
6-2017
5-2017
4-2017
3-2017
1-2-2017
EF 2017
EF 2017
11-2016
10-2016
9-2016
8-2016
7-2016
6-2016
5-2016
4-2016
3-2016
2-2016
1-2016
EF 2016
EF 2016
12-2015
11-2015
10-2015
9-2015
8-2015
7-2015
6-2015
5-2015
4-2015
3-2015
2-2015
1-2015
EF 2015
EF 2015
11-2014
9-2014
8-2014
7-2014
6-2014
5-2014
4-2014
3-2014
2-2014
1-2014
EF 2014
12-2013
11-2013
10-2013
9-2013
8-2013
7-2013
6-2013
5-2013
4-2013
3-2013
2-2013
1-2013
12-2012
11-2012
10-2012
9-2012
8-2012
7-2012
6-2012
5-2012
4-2012
3-2012
2-2012
1-2012

meditronic-journal

3-2019
2-2019
1-2019
4-2019
5-2018
4-2018
3-2018
2-2018
1-2018
4-2017
3-2017
2-2017
1-2017
4-2016
3-2016
2-2016
1-2016
4-2015
3-2015
2-2015
1-2015
4-2014
3-2014
2-2014
1-2014
4-2013
3-2013
2-2013
1-2013
4-2012
3-2012
2-2012
1-2012

electronic fab

3-2019
2-2019
1-2019
4-2018
3-2018
2-2018
1-2018
4-2017
3-2017
2-2017
1-2017
4-2016
3-2016
2-2016
1-2016
4-2015
3-2015
2-2015
1-2015
4-2014
3-2014
2-2014
1-2014
4-2013
3-2013
2-2013
1-2013
4-2012
3-2012
2-2012
1-2012

Haus und Elektronik

3-2019
2-2019
1-2019
4-2018
3-2018
2-2018
1-2018
4-2017
3-2017
2-2017
1-2017
4-2016
3-2016
2-2016
1-2016
4-2015
3-2015
2-2015
1-2015
4-2014
3-2014
2-2014
1/2014
4-2013
3-2013
2-2013
1-2013
4-2012
3-2012
2-2012
1-2012

Mediadaten

2019 deutsch
2019 english
2019 deutsch
2019 english
2019 deutsch
2019 english
2019 deutsch
2019 english
2019 deutsch
2019 english
© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel