Für jedes Kühlkonzept
Wie sich thermische Probleme von
Power
Der Fachartikel von TDK-Lambda schildert anschaulich die verschiedenen Aspekte, die bei der Wärmeabfuhr von
Netzgeräten zu berücksichtigen sind. Anhand der in verschiedenen Bauformen erhältlichen Stromversorgung CUS250M
stellt der Autor praxisnahe Vorgehensweisen vor, um die jeweils optimale Lösung zu finden.
Bevor mit der Konstruktion des Gehäuses für ein neues elektronisches oder elektrisches System begonnen wird,
sollten einige grundlegende Überlegungen angestellt werden. Die mechanischen Abmessungen werden häufig vom
Projektmanager unter Design- und Marketinggesichtspunkten festgelegt. Ein ansprechendes Äußeres und möglichst
kompakte Abmessungen stellen in vielen Anwendungen ein entscheidendes Kriterium für den Markterfolg der neuen
Entwicklung dar und stehen daher im Fokus. In der Frühphase der technischen Machbarkeitsstudie wird häufig eine
3D-Modellierung durchgeführt, um festzustellen, ob alle erforderlichen Teile und Baugruppen tatsächlich in die
geplanten Abmessungen passen werden.
Sobald die Anordnung der wichtigsten Teile und Baugruppen im Gehäuse definiert ist, sollte eine computergestützte thermische Simulation durchgeführt werden.
So lassen sich Bereiche lokalisieren, in denen die Abwärme mehrerer Komponenten sich aufsummiert und in Temperaturen mündet, welche die Lebenserwartung oder gar die Funktionssicherheit des Endgerätes in einem nicht akzeptablen Umfang beeinträchtigen würden.
Mit der thermischen Simulation lässt sich der erforderliche Luftstrom ermitteln und daraus dann erforderliche Gehäuseöffnungen sowie Luftmenge und/oder die Strömungsgeschwindigkeit von Lüftern ableiten.
Für die nachfolgende Betrachtung wird davon ausgegangen, dass ein handelsübliches Standardnetzteil mit einer Leistung von 250 W benötigt wird. In diesem Leistungsbereich gibt es ein breites Angebot unterschiedlicher Bauformen.
Netzteile ohne Lüfterkühlung
Normalerweise wird in diesem Zusammenhang auch definiert, wie das System gekühlt werden soll. Bei einem medizinischen Gerät zum Einsatz in unmittelbarer Nähe zum Patienten wird in der Regel sehr viel Wert auf einen möglichst geräuscharmen Betrieb gelegt. Aus diesem Grund wird, soweit möglich, auf eine Lüfterkühlung ganz verzichtet oder die damit verbundene Geräuschbelastung zumindest so weit wie möglich reduziert. Auch bei Geräten für Büro- oder Industrieumgebung kann die Geräuschentwicklung ein bedeutendes Kaufkriterium darstellen oder es ergeben sich Beschränkungen hinsichtlich der Anzahl, Größe und Position möglicher Kühlöffnungen. Staub und andere Verunreinigungen in der unmittelbaren Umgebung – insbesondere leitfähige oder brennbare – lassen eine aktive Lüfterkühlung und die dafür erforderlichen Öffnungen im Gehäuse nicht immer zu.Kühlung von Netzteilen im Rack
Bei Geräten zum Rack-Einbau, wie sie typischerweise in den Bereichen Testsysteme, Telekommunikation oder IT-Server eingesetzt werden, wird in der Regel immer eine Luftstromrichtung vom Betreiber vorgegeben. Nahezu überall, wo die Systeme zugänglich aufgestellt sind oder Bedien- und Anzeigeinstrumente auf der Frontseite angebracht sind, wird kühle Luft an der Frontseite eingesaugt und auf der Rückseite ausgestoßen. Verständlich, denn niemand möchte ununterbrochen warme Luft ins Gesicht geblasen bekommen, während Instrumente abgelesen oder Einstellungen vorgenommen werden.Sobald die Anordnung der wichtigsten Teile und Baugruppen im Gehäuse definiert ist, sollte eine computergestützte thermische Simulation durchgeführt werden.
So lassen sich Bereiche lokalisieren, in denen die Abwärme mehrerer Komponenten sich aufsummiert und in Temperaturen mündet, welche die Lebenserwartung oder gar die Funktionssicherheit des Endgerätes in einem nicht akzeptablen Umfang beeinträchtigen würden.
Mit der thermischen Simulation lässt sich der erforderliche Luftstrom ermitteln und daraus dann erforderliche Gehäuseöffnungen sowie Luftmenge und/oder die Strömungsgeschwindigkeit von Lüftern ableiten.
Kühlung von Stromversorgungen im Maschinenbau
Bei Geräten zum Betrieb an der typischen Netzspannung (Steckdose) kommen in der Regel ein oder mehrere AC-DC-Netzteile zum Einsatz. In vielen Entwicklungen liegt es im Verantwortungsbereich von Elektro- oder Maschinenbaukonstrukteuren, geeignete Netzteile zu bestimmen.Für die nachfolgende Betrachtung wird davon ausgegangen, dass ein handelsübliches Standardnetzteil mit einer Leistung von 250 W benötigt wird. In diesem Leistungsbereich gibt es ein breites Angebot unterschiedlicher Bauformen.