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Maßgeschneiderte Stromversorgungslösungen sind für Industrieanwendungen oftmals vorteilhafter als solche von der Stange.

Bild: Traco

Maßgeschneiderte Stromversorgung Stromversorgungslösungen: Keine Angst vor Experten!

22.03.2021

In der Welt der Wissenschaft und des Engineerings gilt die richtige Vorbereitung seit jeher als Schlüssel zum Erfolg. Wer auf einer Leiterplatte einen Fehler entdeckt oder analysiert, wieso ein fast fertiggestelltes elektronisches System die elektromagnetische Verträglichkeitsprüfung nicht bestanden hat, erinnert sich womöglich an Benjamin Franklin, der sagte: „Vorbeugen ist besser als heilen“.

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Wenn es darum geht, das Design für ein elektronisches Gerät zu entwickeln, ist die Auswahl der Stromversorgung von wesentlicher Bedeutung. Denn sie bildet die Grundlage für alle anderen Einheiten.

Heutzutage steht Engineering-Teams eine Vielzahl an kommerziellen, lagermäßig lieferbaren Standartlösungen (COTS, commercial-off-the-shelf) zur Verfügung, die alle Bedürfnisse abzudecken scheinen. Selbst für Geschäftsfelder mit hohen Anforderungen wie die Medizinbranche mit all ihren Normen und Zertifizierungen ist das Angebot groß.

Trotzdem gibt es Lücken im standardisierten Angebot: fehlende Zertifizierungen, fehlende Ausgänge im Vergleich zur Spezifikation, nicht erfüllte zusätzliche Umweltauflagen oder unzureichende Leistung, um nur einige zu nennen. Dann stellt sich die Frage, ob die Stromversorgung lieber intern entwickelt oder vielleicht doch an den Spezialisten ausgelagert werden soll.

Riskante Lösungen – nein, danke

Die Entscheidung „intern versus extern“ stellt Ingenieure oft vor ein Dilemma. Wenn man sich der Herausforderungen der Entwicklung von elektronischen System bewusst ist und die zu entwickelnde Anwendung bis ins kleinste technische Detail kennt, mag es sicherer erscheinen, sich dem Design der optimalen Stromversorgung trotz zusätzlicher Herausforderungen selbst anzunehmen. Immerhin funktioniert die Steuerung der Teileversorgungskette bereits, man hat den Überblick über veraltete Komponenten und die Kapazität für die Fertigung ist vorhanden.

Andererseits kann das Stromversorgungsdesign, sofern es nicht zu den Kernkompetenzen des Entwicklungsteams zählt, schnell einmal von anderen Aufgaben ablenken und zu Verzögerungen im Projekt führen, wenn beispielsweise die Entwicklung nicht nach Plan verläuft. Lagert man das Design aus, bedeutet das, dass man über die gesamte Projektdauer einen externen Partner betreuen muss. Auch hierfür benötigt man interne Ressourcen und ein gewisses Maß an Know-how.

Aber wenn wir davon ausgehen, dass man mit einem Partner, der über die notwendigen technischen Kompetenzen verfügt, eine Vertrauensbasis aufbauen könnte, wäre es in weiterer Folge eine Erleichterung, die Verantwortung für die Entwicklung einer Stromversorgungslösung vertrauensvoll abgeben zu können.

Neue Perspektiven eröffnen

Der Austausch mit externen Experten bringt oft zusätzliche Vorteile mit sich. Häufig eröffnen sich neue Perspektiven und Möglichkeiten, auf die ein internes Team nicht kommen würde. Durch die umfassende Erfahrung aus verschiedensten Projekten und Branchen können innovative Ansätze entstehen. Die weitreichende Kompetenz im Bereich der Stromversorgung ermöglicht den externen Experten, Konzepte oder Systemarchitekturen auszuarbeiten, die sonst vielleicht nur deshalb verworfen würden, weil sie zuvor noch nie direkt ausprobiert oder in Erwägung gezogen worden waren.

Besonders, wenn man in neue Märkte mit strengen und komplexen Sicherheitsstandards vordringen möchte, ist die Zusammenarbeit mit einem kompetenten Partner von Vorteil. Da bei der Stromversorgung medizinischer Anwendungen sowohl die Anwender- als auch die Patientensicherheit gewährleistet werden muss, müssen die Anforderungen von Normen wie IEC 60601 und ISO 14971 erfüllt werden. Viele robuste Anwendungen stützen sich auf Normen wie EN 50155, die für die Eisenbahnindustrie entwickelt wurden, da es keine spezifischen Alternativen für ihren Sektor gibt. Ohne entsprechende Vorkenntnisse dieser Normen ist es schwierig, deren Einhaltung sicherzustellen, wenn ein Produkt entwickelt werden soll, das außerhalb der üblichen Expertise des Teams angesiedelt ist.

Eine „kundenspezifische“ Stromversorgungslösung bedeutet nicht automatisch ein neues, noch nie dagewesenes und teures Design. Denn es existieren bereits Lösungen für beinahe alle Anwendungsfälle. Die Entscheidung für ein bestehendes Standardprodukt mit geringfügigen Änderungen oder einer zusätzlichen Zertifizierung ist deshalb oftmals eine gute Alternative, um mit sehr geringem Mehraufwand zu einer passenden Stromversorgungslösung für eine Fertigungsanlage zu kommen.

Nicht durch die ganze „Röhre“ laufen

Ein existierendes Standardprodukt als Ausgangspunkt für eine Lösung nach Maß – diesen Fall hatten wir auch in Deutschland, und zwar im nationalen Forschungszentrum DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron). Es forscht mit einem Teilchenbeschleuniger zur Struktur von Materie. Fallen elektronische Systeme oder die Stromversorgung aus, kommt es zu Verzögerungen bei den sorgfältig vorbereiteten Experimenten. Im Fall eines Ausfalls muss ein Mitglied des Engineering-Teams mitten in der Nacht durch die ganze „Röhre“ laufen, um diesen Experimentier-Giganten zu reparieren. Bei 3,3 km kann das schon eine Weile dauern.

Es war von Anfang an klar, dass die ausgewählte Stromversorgung eine außergewöhnlich hohe Zuverlässigkeit unter schwierigen elektrischen Bedingungen gewährleisten muss. Die Wahl fiel deshalb auf ein 24-V- / 240-W-Netzteil, das bereits einem Großteil der Anforderungen entsprach. Allerdings mussten einige Modifizierungen vorgenommen werden, damit diese dedizierte Lösung restlos alle Wünsche erfüllt. Zusätzlich war eine CE-Zertifizierung zwingend erforderlich.

Das Entwicklungsteam wandte sich an die Abteilung für maßgeschneiderte Stromversorgungslösungen von Traco Power, um diese Schwierigkeiten zu besprechen. So konnte die einzigartige Betriebsumgebung umfassend beurteilt und die notwendigen Änderungen unter Ingenieuren besprochen werden. Kostenlose Beratungsgespräche dieser Art sind äußerst wichtig, um sich ein klares Bild über die oft komplexen Anwendungen zu machen und dem Entwicklungsteam die Möglichkeit zu geben, das Für und Wider der einzelnen Möglichkeiten und alternativen Ansätzen abzuwägen.

Zu diesem Zeitpunkt konnte ein weiteres Anliegen des DESY-Teams angesprochen werden: langfristige Verfügbarkeit und schnelle Lieferung von Ersatzteilen. Dies war zwingend notwendig, da Ersatzteile bei einem Ausfall der Stromversorgung kurzfristig und für viele Jahre verfügbar sein müssen, um das am Experiment arbeitende Team zu unterstützen.

Weniger ist mehr

Das Engineering-Team von Traco stützt sich auf folgendes Motto: „Perfektion ist nicht dann erreicht, wenn es nichts mehr hinzuzufügen gibt, sondern wenn man nichts mehr weglassen kann“ (Zitat: Antoine de Saint Exupéry). Auf das Design von Stromversorgungen umgemünzt bedeutet das, dass die Funktion und Notwendigkeit jeder einzelnen Komponente bei regelmäßigen Peer-Reviews hinterfragt werden.

Dies führt nicht nur zu einer wettbewerbsfähigen Lösung, sondern erhöht auch die Zuverlässigkeit, da es weniger Fehlerquellen gibt. Zudem scheut die Abteilung für Qualitätssicherung keine Mühen, um die Lieferkette für alle verwendeten Komponenten zu sichern, damit auf lange Sicht ein optimaler Betrieb gewährleistet werden kann. Wenn möglich, wird auf doppelte Beschaffungsquellen zurückgegriffen. Somit haben selbst Lieferengpässe keine Auswirkungen auf die Herstellung von kundenspezifischen Stromversorgungsprodukten.

Des Weiteren werden Komponenten oft Prüfungen unterzogen, um über die in den Datenblättern angegebenen Informationen hinausgehende Einblicke in das Produkt zu erhalten. Diese in einer zentralen Datenbank gespeicherten Informationen sind für das für kundenspezifische Designs zuständige Team unverzichtbar, um die uneingeschränkte Funktionsfähigkeit der Stromversorgung unter extremen Betriebsbedingungen gewährleisten zu können. Zur Sicherstellung der Qualität von Komponenten werden diese beim Wareneingang oft zusätzlichen Prüfungen unterzogen.

Sind trotz der umfassenden Kontrollmechanismen nicht alle Bedenken hinsichtlich der Verfügbarkeit von Komponenten einer maßgeschneiderten Stromversorgungslösung zerstreut, soll die Fertigung vielleicht selbst in die Hand genommen werden. Auch diesen Wunsch kann Traco seinen Kunden erfüllen. Wer möchte, erhält einfach sein maßgeschneidertes Stromversorgungsdesign. So kann der Kunde entweder auf die Strategie der doppelten Beschaffung zurückgreifen, indem er seine Fertigungsressourcen mit jenen von Traco zusammenlegt, oder sich ausschließlich auf seine eigene Fertigungslieferkette verlassen.

Fazit

Genauso wie ein Haus auf ein solides Fundament angewiesen ist, benötigt jede Anwendung eine verlässliche Stromversorgung mit optimalem Design. Auch wenn das Angebot an verfügbaren Standard-Stromversorgungen schier unendlich scheint, kommt es vor, dass genau die benötigte Lösung nicht ohne Weiteres verfügbar ist.

Bevor man die Anwendung an die Leistungsfähigkeit eines Standardprodukts anpasst, lohnt es sich, nachzufragen, ob ein teilweise oder vollständig maßgeschneidertes Stromversorgungsdesign nicht vielleicht sinnvoller wäre.

Bildergalerie

  • Das Design-Team von Traco hält Kunden das gesamte Projekt hindurch über den aktuellen Projektstatus auf dem Laufenden.

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  • Oft ist ein existierendes Standardprodukt der Ausgangspunkt für ein kostenloses Gespräch über eine maßgeschneiderte Stromversorgung. Die erforderlichen Änderungen können von geringfügigen Änderungen bis hin zu einer kompletten Umgestaltung reichen.

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  • Der Teilchenbeschleuniger bei DESY erfordert absolute Zuverlässigkeit, damit jedes durchgeführte Experiment reibungslos Ergebnisse liefern kann.

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