Stromversorgungsprodukte werden in einer Vielzahl von Märkten eingesetzt, z. B. in den Bereichen Kommunikation, Automobil, Industrie, Robotik, Luftfahrt, Medizin, Eisenbahn, Schifffahrt und Rechenzentren. Neben den Anforderungen an Sicherheitsstandards, Leistungsstabilität, kompakte Größe und hohe Leistungsdichte haben die verschiedenen Anwendungsumgebungen auch unterschiedliche Anforderungen an das Wärmemanagement.

Die Kunden von Cincon sind über den ganzen Globus verteilt, und die verschiedenen Märkte haben unterschiedliche Betriebsspannungen, Temperaturen und Umgebungen. Es ist von entscheidender Bedeutung, die Stabilität und Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu gewährleisten, da das Überschreiten von Auslegungsregeln und Anwendungsbedingungen die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Endgeräte beeinträchtigen kann.

Im Hinblick auf das Wärmemanagement bietet Cincon in den Produktspezifikationen Informationen zu Derating-Kurven und entsprechende Anwendungshinweise mit Installationsrichtlinien. Darüber hinaus bietet Cincon technische Artikel für praktische Anwendungen, die sich stärker an der tatsächlichen Nutzung durch den Kunden orientieren. Diesmal werden auch Anwendungs- und Testdaten für Endproduktentwickler als Referenz für das Wärmemanagement bereitgestellt.

 

Wärmemanagement für DC/DC Brick:

Solange die angegebenen Spezifikationen im Bereich Brick nicht überschritten werden, ist ein Volllastbetrieb zulässig. Wenn die Temperatur die Spezifikationen überschreitet, verfügen die meisten Produkte über einen Übertemperaturschutz (OTP), um Schäden durch übermäßige Hitze zu verhindern.

Das Datenblatt des CQB60W-110S-Produkts enthält zum Beispiel die Derating-Kurve für den entsprechenden Kühlkörper:

Mit dem Trend zur Miniaturisierung in verschiedenen Branchen sind die Platzanforderungen jedoch immer strenger geworden. Zusätzlich zu den Anforderungen an die Größe der Lüfter und den Luftstrom gibt es in vielen Systemen eine steigende Nachfrage nach robusten, lüfterlosen Designs. Cincon setzt sich seit langem für hocheffiziente, lüfterlose Stromversorgungslösungen ein und hat ähnliche Anforderungen von verschiedenen Anwendungsmärkten erhalten. Durch die Diskussion und Überprüfung dieser Anforderungen mit den Kunden hat Cincon zahlreiche thermische Herausforderungen gemeistert und so die Wettbewerbsfähigkeit des gesamten Systems auf dem Markt verbessert.

 

Testbeispiel 1: Bahnkommunikationsanwendung mit gemeinsamem Kühlkörper

Die tatsächlichen Anwendungsanforderungen des Kunden, die Höhe und die Größe des Kühlkörpers weichen von den Standardspezifikationen im Anwendungshinweis ab. Bei Verwendung von zwei CQB60W-110S12-Einheiten war die Anforderung des Kunden ein gemeinsamer Kühlkörper mit den Abmessungen 11 cm x 9 cm und einer Höhenbeschränkung von weniger als 1,2 cm.

Aufgrund der Größenbeschränkungen und der nicht zentralen Position des CQB60W-110S auf dem Kühlkörper wurden Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet, um die Wärme zu den Bereichen mit niedrigeren Temperaturen um die Wärmequelle herum zu leiten (für diesen Test wurden Kupferplatten verwendet). Auf diese Weise wurde die Wärmekapazität des Kühlkörpers maximal ausgenutzt, so dass die Wärme über die Kühlrippen des Kühlkörpers abgeleitet werden konnte. Für einen strengeren Test wurde der Kühlkörper nicht befestigt, sondern mit Wärmeleitpaste auf die beiden DC Bricks gesetzt.

Testbedingungen:

  1. Vin: 110Vdc
  2. Po1: 55W, Po2: 35W
  3. Dauerbetrieb über 8 Stunden (ohne OTP), wobei die Kerntemperatur des Kühlkörpers am Ende des Tests 95°C erreichte.

(Der Betriebstemperaturbereich der Serie CQB60W-110S beträgt -40℃ bis +100℃.)

Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Materials betrug der Temperaturunterschied zwischen dem Kühlkörper und dem Zentrum des CQB60W-110S12 Brick weniger als 2 °C.

Umgebungstemperatur: 70℃
*Die Wärmekammer von Cincon ist nach UL WTDP zertifiziert.

 

CFB750-300S12 DC-Brick + Kühlkörper

Lüfterlos bei Umgebungstemperatur: 20°C, Po ca. 225W.

 

Testbeispiel 2: Kühlkörper x 2 + Test von Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit

Anwendungsanforderungen: Lüfterlos, Umgebungstemperatur: 25°C, Po: 340W.

Zwei Kühlkörper der gleichen Größe + Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, nicht am CFB750-300S befestigt, für einen strengeren Test.

 

Temperatur-Kammer

Es wurden verschiedene Punkte auf dem Kühlkörper gemessen, um die Temperaturunterschiede über den Kühlkörper aufgrund des Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu bestätigen.

 

Im eigentlichen Test waren die Temperaturunterschiede über den Kühlkörper aufgrund der gleichmäßigen Wärmeleitfähigkeit des Materials minimal. Die Testdaten lauten wie folgt:

Po: 237W, Temperatur des Kühlkörpermittelpunkts nur 68 - 69°C.

Po: 340W, Kühlkörper-Mittelpunktstemperatur ca. 80°C.

*Die Wärmekammer von Cincon ist nach UL WTDP zertifiziert.

 

Wärmemanagement für die AC/DC LFM-Serie:

Die Leistungskomponenten der LFM-Serie sind nach unten abgesenkt und halb vergossen, was im Vergleich zur CFM-Bodenplattenkühlung einen gewissen Grad an Staubresistenz und ein besseres Wärmemanagement bietet. Das folgende Diagramm zeigt die Derating-Kurven für die LFM300S und LFM420S. Das Anwendungstestbeispiel wird bei Ta: 70°C durchgeführt (auf der Originalinformation markiert).

LFM300S

LFM420S

Derating-Kurve ohne externe Grundplatte

 

Test Beispiel: LFM300S, 420S Serie

Abgedichtetes Metallgehäuse in Rippenbauweise.

◆ Abmessungen des Gehäuses: 35cm Länge x 25cm Breite.

◆ Kundenanforderung: Umgebungstemperatur von 70°C.

◆ Höhenbeschränkung der Leistung: 1 Zoll (LFM-Serie Höhe ist 1 Zoll).

◆ Eingangsbereich: 115 - 230Vac.

◆ Prüfung der maximalen Ausgangsleistung unter diesen Bedingungen.

 

Umgebungstemperatur: 70°C (Langzeittests bis zum Erreichen des thermischen Gleichgewichts).

 

LFM420S120
Eingangsspannung 115Vac / 60Hz 230Vac / 50Hz
Aufzeichnung der Temperatur
Ausgabe 11.96V / 23.36A
(Der Durchschnitt der letzten 30 Datensätze.)		 11.96V / 26.45A
(Der Durchschnitt der letzten 30 Datensätze.)
Ausgabe des letzten Datensatzes 11.96V / 23.31A 11.96 / 26.4A
Po ≒ 278.7W ≒ 315.7W
*Die Wärmekammer von Cincon ist nach UL WTDP zertifiziert.

 

LFM300S120
Eingangsspannung 115Vac / 60Hz 230Vac / 50Hz
Aufzeichnung der Temperatur
Ausgabe 12,08V / 14,9A
(Der Durchschnitt der letzten 30 Datensätze.)		 12,06V / 16,8A
(Der Durchschnitt der letzten 30 Datensätze.)
Ausgabe des letzten Datensatzes 12,0V / 14,96A 12,0V / 16,8A
Po ≒ 180W ≒ 201W
*Die Wärmekammer von Cincon ist nach UL WTDP zertifiziert.

 

Schlussfolgerung:

Mit dem Markttrend zur Miniaturisierung von Endprodukten steigen die Anforderungen der Entwickler an die Größe der Netzteile, die Leistungsdichte und die Betriebstemperatur. Die Forderung nach lüfterlosem Betrieb bei gleichzeitig stabiler und zuverlässiger Stromqualität ist ein ständiges Optimierungsziel für Cincon als Experte für Stromversorgungsdesign. Die Partner tauschen auch viele Erfahrungen und reale Anwendungen von Produkten in verschiedenen Märkten aus. Cincon wird auch in Zukunft weitere Produkte auf den Markt bringen, die den Anforderungen des Marktes entsprechen und es den Entwicklern von Endprodukten erleichtern, ihre Produkte zu betreiben und zu entwickeln.

 

Kontakt für mehrsupport:office@vitecpower.com