Die RACPRO1 DIN-Schienen-Netzteile sind so ­konzipiert, dass sie den Kamineffekt voll ausnutzen. © RECOM

Ein effizienter Betrieb des Netzteils hängt stark von der Steuerung der Wärme- und Lastbedingungen ab.

Michael Peters, Business & Produkt ­Manager bei RECOM, erläutert thermisches Derating, Konvektionskühlung und PCB-­Design-Strategien zur Verbesserung der Zuverlässigkeit. 

Netzteile sind die stillen Helden der Elektronik. Sie wandeln Netzspannung in stabile Energie um – besonders wichtig in Industrieanlagen und Automatisierungssystemen. DIN-Schienen-Netzteile gelten hier als Standard für zuverlässige Stromversorgung. Wie alle elektronischen Geräte werden auch Netzteile durch ihre Umgebung beeinflusst. Die Umgebungstemperatur hat direkten Einfluss auf die Leistung und Langlebigkeit der Komponenten. Thermisches Derating beschreibt die reduzierte Ausgangsleistung bei steigender Umgebungstemperatur– ein essenzieller Schutz vor Überhitzung. Dieser Artikel beleuchtet die Grundlagen: Umgebungstemperatur, Konvektionskühlung, Last-Derating und das Layout der Leiterplatte.

Was bedeutet Umgebungs­temperatur?
Sie bezeichnet die Lufttemperatur rund um das Gerät – nicht die Gehäusetemperatur oder die Raumtemperatur. Besonders in Schaltschränken ist dieser Wert entscheidend, da hohe Temperaturen die Kühlleistung einschränken und thermische Belastungen verursachen.

Thermisches Derating erklärt
Mit steigender Umgebungstemperatur sinkt die zulässige Ausgangsleistung. Beispielsweise kann ein Netzteil bis 50 °C volle Leistung liefern, muss darüber aber ggf. auf 50 % bei 70 °C reduziert werden. Wird das ignoriert, drohen Überhitzung, Lebensdauer­verkürzung und Systemausfälle.

Was ist Last-Derating?
Last-Derating beschreibt die Leistungsreduktion durch verschiedene Faktoren – nicht nur Hitze.
Dazu zählen:

• Große Höhen (weniger Kühlung durch dünnere Luft)
• Eingeschränkte Belüftung
• Niedrige Eingangsspannung

Thermisches Derating ist also ein Teilbereich des Last-Deratings.

Konvektion vs. Zwangsluftkühlung
Es gibt zwei Kühlmethoden:

• Konvektionskühlung: Nutzt natürlichen Luftstrom – leise, wartungsarm, zuverlässig.
• Zwangsluftkühlung: Lüfter sorgen für Luftbewegung – effektiver, aber lauter, fehleranfälliger und wartungsintensiver.

DIN-Schienen-Netzteile sollten also möglichst ohne Lüfter auskommen, um Kosten, Ausfallrisiken und Wartungsaufwand zu senken.

Der Kamineffekt
Dieses physikalische Prinzip beschreibt aufsteigende warme Luft, die kühlere Luft von unten nachzieht – ein natürlicher Luftstrom entsteht. Bei Netzteilen wird er durch gezielte Platzierung von Lüftungsschlitzen oben und unten unterstützt.

Die passive Kühlung über den Kamineffekt reduziert die Abhängigkeit von Lüftern, erhöht die Zuverlässigkeit, senkt Geräuschpegel und Energieverbrauch.

Wichtigkeit des PCB-Layouts
Ein gutes Leiterplattenlayout verbessert die Wärmeverteilung.
Erfolgreiche Strategien sind:

• Optimale Platzierung heißer Komponenten
• Breite Kupferflächen
• Genügend Abstand zwischen Hitzequellen
• Komponentenanordnung für maximalen Luftstrom

Diese Maßnahmen unterstützen somit die passive Kühlung und verlängern die Lebensdauer.

RACPRO1 – leistungsstarke DIN-Schienen-Netzteile
Wer ein Netzteil auswählt, sollte nicht nur auf die Nennleistung achten, sondern auch reale Betriebsbedingungen berücksichtigen: Sitzt das Netzteil neben wärmeerzeugenden Geräten? Wie hoch ist die Umgebungstemperatur? Ist genug Luftstrom vorhanden? Für anspruchsvolle Industrieanwendungen bietet RECOM die RACPRO1-Serie an – Modelle mit 240, 480 und 960 Watt.

Sie nutzen den Kamineffekt optimal: Die Komponenten sind so angeordnet, dass zwei vertikale Kamine entstehen, durch die Luft nach oben strömt. Die lüfterlose Konvek­tions­kühlung dieser Serie sorgt für hohe Effizienz und Zuverlässigkeit – auch bei hohen Temperaturen und in geschlossenen Gehäusen. (red./PR)

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