{"id":56344,"date":"2023-07-31T09:15:36","date_gmt":"2023-07-31T08:15:36","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/?p=56344"},"modified":"2023-07-31T09:27:53","modified_gmt":"2023-07-31T08:27:53","slug":"maximierung-der-lebensdauer-von-netzteilen-mit-lueftern","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/de\/sm-de\/maximierung-der-lebensdauer-von-netzteilen-mit-lueftern\/","title":{"rendered":"Maximierung der Lebensdauer von Netzteilen mit L\u00fcftern"},"content":{"rendered":"\n

Netzteile mit Zwangsk\u00fchlung, auch forcierte K\u00fchlung genannt, sind auf L\u00fcfter angewiesen, um eine \u00dcberhitzung zu vermeiden.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die \u00dcberhitzung von Ger\u00e4ten kann die Lebensdauer von ansonsten einwandfrei funktionierenden Ger\u00e4ten verk\u00fcrzen. Netzteile erzeugen Verlustw\u00e4rme, die abgef\u00fchrt werden muss, da die Bauteile ihre W\u00e4rme nicht einfach nur an die umgebende Luft abgeben, sondern auch an die angrenzenden Komponenten. Das wiederum f\u00fchrt dazu, dass manche Teile des Systems bei h\u00f6heren Umgebungstemperaturen arbeiten als angenommen, was die Zuverl\u00e4ssigkeit und Lebensdauer beeintr\u00e4chtigt. Um das zu verhindern, werden L\u00fcfter eingesetzt. Sie f\u00fchren die Verlustw\u00e4rme ab und sorgen daf\u00fcr, dass das Netzteil innerhalb sicherer Temperaturgrenzen arbeitet. Damit verl\u00e4ngern sie nicht nur die Lebensdauer des Netzteils, sondern gew\u00e4hrleisten auch deren Zuverl\u00e4ssigkeit.<\/p>\n\n\n\n

In diesem Beitrag erfahren Sie wie l\u00fcftergek\u00fchlte Netzteile funktionieren und auf was Sie bei der L\u00fcfterwahl achten m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

Wie funktioniert die K\u00fchlung von Netzteilen? <\/h2>\n\n\n\n

Jedes Netzteil erzeugt Verlustw\u00e4rme, die, wenn sie nicht abgef\u00fchrt wird, die Leistung und die Lebensdauer des Ger\u00e4ts beeintr\u00e4chtigen kann. Deshalb m\u00fcssen Netzteile gek\u00fchlt werden. <\/p>\n\n\n\n

Bei der K\u00fchlung von Netzteilen gibt es zwei Arten, die am gebr\u00e4uchlichsten sind: die Konvektionsk\u00fchlung und die Zwangsk\u00fchlung. W\u00e4hrend bei der Konvektionsk\u00fchlung auf L\u00fcfter verzichtet wird, werden bei der forcierten K\u00fchlung L\u00fcfter eingesetzt, um die Temperatur des Netzteils zu senken. Der Hauptunterschied zwischen konvektionsgek\u00fchlten und l\u00fcftergek\u00fchlten Ger\u00e4ten ist die Leistungsdichte bei gleichem Wirkungsgrad. Bei konvektionsgek\u00fchlten Ger\u00e4ten ist die Leistungsdichte in der Regel geringer, daher haben die Ger\u00e4te ein gr\u00f6sseres Volumen. In den Datenbl\u00e4ttern des Netzteils ist angegeben, ob es konvektionsgek\u00fchlt, l\u00fcftergek\u00fchlt oder beides ist. <\/p>\n\n\n\n

Luftstrom<\/h3>\n\n\n\n

Der Luftstrom ist die Bewegung der Luft innerhalb eines Netzteils. Durch die Luftein-und ausl\u00e4sse wird die K\u00fchlung erleichtert und die optimale Temperatur aller Komponenten im Netzteil aufrechterhalten. Bei der Wahl des richtigen L\u00fcfters ist die Berechnung des Luftstroms wichtig. Wie genau sich dieser berechnen l\u00e4sst, lesen Sie in XP Powers Beitrag Tipps und Hinweise zum Einsatz von L\u00fcftern f\u00fcr Netzteile<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Berechnung des Luftstroms<\/h4>\n\n\n\n

Je nachdem, mit welcher Temperatur das Ger\u00e4t betrieben wird oder ob das Netzteil einen externen L\u00fcfter ben\u00f6tigt, gibt es zwei M\u00f6glichkeiten den Luftstrom zu berechnen. <\/p>\n\n\n\n

Berechnen Sie zun\u00e4chst den Luftstrom, indem Sie die maximale Betriebstemperatur messen. Die Stromversorgung selbst hat in der Regel eine maximale Betriebstemperatur von circa 50\u00b0C, die durch Sicherheitszulassungen oder die Notwendigkeit, die Langlebigkeit der Komponenten zu erh\u00f6hen, bestimmt wird. In der Regel kann man davon ausgehen, dass sich die Lebensdauer eines Netzteils verdoppelt, wenn die Temperatur der eingebauten Elektrolytkondensatoren um jeweils 10 \u00b0C sinkt.<\/p>\n\n\n\n

Zweitens: Bestimmen Sie die Verlustleistung. Die in der Last verbrauchte Leistung und die vom Netzteil verlorene Leistung (Verlustw\u00e4rme) ergeben die gesamte im Geh\u00e4use abgegebene Leistung. In Anlehnung an das Beispiel von XP Power und unter der Annahme, dass das Netzteil einen Wirkungsgrad von 80 % hat und die von der Elektronik aufgenommene Last 260 W betr\u00e4gt, betr\u00e4gt die Gesamtw\u00e4rmeabgabe 260 W \/ 0,8, d. h. 325 W. Um dies zu berechnen, wird die Formel in Abbildung 1 verwendet. <\/p>\n\n\n

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Abbildung 1: Eine universelle Formel, die die Konstante 2,6 verwendet, um zu bestimmen, wie viel Luftstrom erforderlich ist, um einen bestimmten Temperaturanstieg f\u00fcr eine bestimmte W\u00e4rmemenge aufrechtzuerhalten. Quelle: XP Power<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Steuerung des Luftstroms<\/h3>\n\n\n\n

Die Steuerung des Luftstroms ist nicht so einfach wie die Berechnung, daher k\u00f6nnen Ihnen die obigen Berechnungen dabei helfen, einen geeigneten Wert f\u00fcr den Luftstrom des L\u00fcfters zu w\u00e4hlen. Das Geh\u00e4use sollte jedoch einen nat\u00fcrlichen Widerstand gegen den Luftstrom aufweisen, der als Druckverlust bezeichnet wird. <\/p>\n\n\n\n

Der Druckverlust bezieht sich auf die Abnahme des Luftdrucks beim Durchstr\u00f6men eines Systems oder Ger\u00e4ts. Er entsteht durch den Widerstand, auf den die Luft beim Durchstr\u00f6men von Leiterplatten, Filtern, L\u00fcftungs\u00f6ffnungen und Kan\u00e4len trifft. Er kann je nach Gr\u00f6sse der Leiterplatte oder der Entl\u00fcftung und der Fl\u00e4che, durch die die Luft str\u00f6mt, variieren.<\/p>\n\n\n\n

Der Druckverlust kann sich auf den Gesamtwirkungsgrad und die Leistung des Luftstromsystems auswirken, daher ist es wichtig, den Luftstrom korrekt zu berechnen. Damit der tats\u00e4chliche Druckverlust nicht f\u00fcr jede Anwendung bestimmt werden muss, geben Hersteller bei jedem L\u00fcfter ein Diagramm an, das den Luftstrom bei unterschiedlichen Druckverlusten zeigt. <\/p>\n\n\n\n

Mehr \u00fcber die Berechnung der Druckverluste finden Sie im XP Power Blog<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Der Luftstrom in zwangsgek\u00fchlten Netzteilen<\/h3>\n\n\n\n

Bei einem zwangsgek\u00fchlten Netzteil<\/strong> ist die Menge der durchstr\u00f6menden Luft f\u00fcr einen pr\u00e4zisen und zuverl\u00e4ssigen Betrieb entscheidend. Der L\u00fcfter der Wahl muss eine deutlich h\u00f6here Leistung haben, wenn er nicht direkt am Netzteil platziert werden kann oder wenn der volle Luftstrom nicht \u00fcber das Netzteil geleitet werden kann.<\/p>\n\n\n\n

Die Leistungsangaben von L\u00fcftern werden oft als Linear Feet per Minute\u00ab (LFM), Cubic Feet per Minute\u00ab (CFM) oder Kubikmeter pro Stunde (m3\/hr) angegeben. Die Umrechnung zwischen diesen Einheiten erfordert die Kenntnis der Querschnittsfl\u00e4che des Bel\u00fcftungssystems. Bei zwangsgek\u00fchlten Stromversorgungen kann der erforderliche Luftstrom entweder als Geschwindigkeitsangabe, z. B. LFM, oder als volumetrische Angabe – CFM – angegeben werden.<\/p>\n\n\n\n

Verl\u00e4ngerung der Lebensdauer von Stromversorgungen <\/h2>\n\n\n\n

Obwohl die Hersteller verschiedene Faktoren ber\u00fccksichtigen, um eine angemessene Produktlebensdauer zu gew\u00e4hrleisten, werden m\u00f6glicherweise nicht alle spezifischen Aspekte wie Einsatzprofil, Umgebung, angewandte Belastung, Einbaulage, Systemk\u00fchlung\/-bel\u00fcftung usw. ber\u00fccksichtigt. Daher sollte die Lebensdauer einiger Komponenten in einem Netzger\u00e4t auf der Grundlage der spezifischen Installationsbedingungen neu bewertet werden. <\/p>\n\n\n\n

Betriebstemperatur<\/h3>\n\n\n\n

Ein guter Indikator f\u00fcr die Lebensdauer eines Netzteils ist seine Betriebstemperatur. Daher enthalten die Datenbl\u00e4tter wichtige Informationen f\u00fcr die Ger\u00e4teentwickler, einschliesslich spezifischer H\u00f6chsttemperaturen f\u00fcr verschiedene Komponenten. Dadurch wird sichergestellt, dass die Netzteile nicht mit zu hohen Temperaturen betrieben werden. Die \u00dcberpr\u00fcfung der Temperatur, z. B. von Kondensatoren im Datenblatt, gibt Aufschluss \u00fcber die zu erwartende Lebensdauer (siehe Abbildung 2).<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 2: Die mechanische Zeichnung zeigt die Komponenten, w\u00e4hrend die Graphen die zu erwartende Lebensdauer, basierend auf den Temperaturwerten von zwei Kondensatoren (C6 & C23) zeigen. Quelle: XP Power<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

F\u00fcr eine optimale Ger\u00e4tek\u00fchlung ist auch die Position des L\u00fcfters wichtig. So sollte der L\u00fcfter nach der Bestimmung des erforderlichen Druckabfalls und Luftstroms so positioniert werden, dass der Luftstrom durch die Komponenten der W\u00e4rmequelle str\u00f6men kann. Solange diese Anforderung erf\u00fcllt ist, kann der L\u00fcfter an einer beliebigen Stelle im System angebracht werden.<\/p>\n\n\n\n

Nachdem sie sich f\u00fcr einen L\u00fcfter entschieden haben, sollten Sie diesen abschliessend \u00fcberpr\u00fcfen, indem Sie die Temperaturen der Komponenten in der endg\u00fcltigen Konfiguration messen. Sollte die Bauteiltemperatur den im Datenblatt angegebenen Wert \u00fcberschreiten, w\u00e4re es ratsam, den Luftstrom und die Luftrichtung neu zu bewerten, um m\u00f6gliche Probleme zu vermeiden.<\/p>\n\n\n\n

Filter<\/h3>\n\n\n\n

Ein weiterer Punkt, der bei der Verwaltung einer Stromversorgung zu beachten ist, sind <\/strong>Filter. Filter sch\u00fctzen die Ger\u00e4te vor Staub und anderen Partikeln, die den Widerstand des Luftstroms erh\u00f6hen und einen Druckverlust verursachen. Ist der Filter verstopft, kann der L\u00fcfter nicht die angegebene Leistung erbringen, da der Druckverlust zu hoch ist. Deshalb m\u00fcssen die Staubfilter regelm\u00e4ssig gereinigt oder ausgetauscht werden.<\/p>\n\n\n\n

Reduzierte Ger\u00e4uschentwicklung<\/h2>\n\n\n\n

L\u00fcfter erzeugen Ger\u00e4usche, die in ger\u00e4uschkritischen Anwendungen, wie zum Beispiel im medizinischen Bereich (wo die GCS-Serie<\/a> neben Industrie- und ITE-Anwendungen eingesetzt wird) oder in Aufnahmestudios unerw\u00fcnscht sind. Aber auch in ger\u00e4uschunkritischen Anwendungen macht es Sinn, die L\u00fcfterger\u00e4usche auf ein Minimum zu reduzieren. Um das zu erreichen, setzt XP Power auf folgende Methoden.<\/p>\n\n\n\n