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Auto Range Funktion bei Netzgeräten

Autoranging Power Supplies liefern einen breiten Betriebsbereich

Für diese Output Eigenschaft von Netzgeräten gibt es in der Branche bislang keinen einheitlichen Begriff. Einige Hersteller nennen Sie Autoranging Power Supply, andere verwenden den Begriff Wide Range Stromversorgung. Doch was verbirgt sich hinter dieser technischen Eigenschaft und wann ist ihr Einsatz vorteilhaft? 

Netzgeräte mit Auto Range Eigenschaft sind dafür entwickelt einen  breiten Spannungs- und Strombereich zu liefern. Charakteristisch für diese DC Stromversorgungen ist, dass das Produkt aus der maximalen Ausgangsspannung (Umax) und dem maximalen Ausgangsstrom (Imax) größer ist als die maximale Ausgangsleistung (Pmax).

Vorteile der Auto Range Funktion

Flexibler Betriebsbereich

Spart Kosten

Spart Platz im 19-Zoll Schrank


Für herkömmliche Netzgeräte gilt: Pmax= Umax * I max

 

Die U-I-Kennlinie eines Netzgerätes ohne Auto Range Eigenschaft hat eine rechteckige Form. Das bedeutet, das  Netzgerät kann in dem gesamten durch Vmax und Imax bestimmten Bereich betrieben werden. Die maximale Ausgangsleistung Pmax kann allerdings nur bei Vmax und I max erreicht werden.

U-I Leistungskennlinie bei DC Netzgeräten mit Auto Range Funktion


Leistungskurve der Autoranging Power Supplies

 

Die U-I-Leistungskennlinie eines Netzgerätes mit Auto Range Eigenschaft zeichnet sich dagegen durch ihren teilweisen hyperbolischen Verlauf aus. Auf jedem Punkt der Kurve kann die maximale Ausgangsleistung  P max als Produkt aus U und I erreicht werden. Bei maximaler Spannung Vmax und maximaler Ausgangsleistung kann das Netzgerät einen Strom von I= Pmax/Vmax liefern. Zum Beispiel kann ein 1200 W Autoranging Power Supply im Konstantspannungsbetrieb (CV) bei Vmax 100V DC einen Ausgangsstrom I von 12 A liefern. Im Konstantstrombetrien (CC) bei Imax von 100 A und 1200 W kann die Stromversorgung eine Spannung bis zu 12 V DC ausgeben. Das Netzgerät deckt somit einen breiteren Betriebsbereich ab als herkömmliche Geräte und ist flexibler einsetzbar.


Autoranging Power Supplies decken einen breiten Leistungsbereich ab

Mit ihrem breiten Betriebsbereich sind DC Stromversorgungen mit Autorange Eigenschaft flexibel einsetzbar. In unserem Beispiel wären drei herkömmliche Stromversorgungen notwendig, um denselben Leistungsbereich abzudecken wie unser beispielhaftes Netzgerät mit Autorange Eigenschaft mit 1200 W 100 Vmax und 100 Amax. Alternativ könnte der gesamte Leistungsbereich unserer Beispiel-Stromversorgung mit einem wesentlich leistungsstärkeren Netzgerät ohne Auto Range Eigenschaft (10 kW, 100 A, 100 V) abgedeckt werden. Beide Alternativen sind in allerdings in der Anschaffung mit höheren Aufwendungen verbunden. Zudem benötigen sie beide wesentlich mehr Platz. Vor allem bei ATE Anwendungen ist der Platz im 19-Zoll Schrank oftmals knapp bemessen.  Drei Netzgeräte oder ein Netzgerät mit höherer Leistung können auch Änderungen im Temperaturmanagement im 19-Zoll Schrank erforderlich machen.

Der flexible Betriebsbereich eines 1200 W, 100 V, 100A Autoranging power Supplies kann entweder durch drei Netzgeräte abgebildet werden oder durch ein wesentlich leistungsstärkeres Netzgerät (Bild unten).

Wann ist der Einsatz von Netzgeräten mit Auto Range Funktion vorteilhaft?

Stromversorgungen mit Auto Range Eigenschaft kosten ca. 10-20 % mehr als herkömmliche Netzgeräte, da ihre Entwicklung aufwendiger ist. Ihre Endstufen müssen derart ausgelegt werden, dass sie zuverlässig über einen breiteren Bereich von Ausgangsspannung und Strömen arbeiten können.Mit ihren kompakten Abmessungen und Flexibilität bieten sie Vorteile wenn Testsequenzen über einen breiten Spannungs- und Strombereich hinweg benötigt werden z.B. wenn ein oder mehrere  DUT (Device under Test) abwechselnd mit niedrigen Spannungen und hohen Strömen und viceversa oder über einen breiten Spannungsbereich hinweg getestet werden soll. Z.B. beim Test der Eingangsbedingungen einer DC-DC Wandler Serie deren Modelle von 5 V bis hin zu 75 V Eingangsspezifikation reichen.

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„Autoranger bieten Vorteile für Anwendungen in denen ein breiter Spannungs- und Strombereich getestet werden soll. Dies ist der Fall wenn ein DUT unter unterschiedlichen Bedingungen getestet werden soll oder unterschiedliche DUTs mit demselben ATE getestet werden sollen"

Elmar Orf

Regional Vertriebsleiter Südosten bei CompuMess Elektronik GmbH

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