RACM1200-V: AC/DC-Netzteil mit hoher Leistungsdichte

RECOM RACM1200-V mit Summit Series-Logo
RECOM, bekannter Hersteller von AC/DC- und DC/DC-Wandlern, hat eine AC/DC-Stromversorgung mit 1,2kW Leistung auf den Markt gebracht: den RACM1200-V. Die AC/DC-Stromversorgung besitzt alle Zulassungen für medizinische Anwendungen. RECOM hat das Bauteil in Österreich entwickelt und produziert es in Europa. Der Hersteller trägt damit zur Nachhaltigkeit bei, da Transportwege und Lieferketten verkürzt werden.

Anwendungen und Sicherheitsmerkmale

Ein Beispiel für den Bedarf einer Stromversorgung mit mehr als 1kW sind Roboter. Sie werden in der Industrie, zunehmend aber auch in medizinischen Anwendungen eingesetzt. Wenn ein Roboter den Chirurgen unterstützt, muss er präzise und schwingungsfrei die gewünschte Position anfahren. Dafür kommen steife Roboterarme zum Einsatz, die von drehmomentstarken Schrittmotoren bewegt werden. Diese Motoren haben eine entsprechend hohe Leistungsaufnahme. Aus hygienischen Gründen sind Lüfter im OP ausgeschlossen. Die Netzteile müssen grundplattengekühlt sein und erhöhte Isolationsanforderungen erfüllen, wie sie in IEC/EN oder ANSI/AAMI 60601-1 (3. Ausgabe) definiert sind. Eine für medizinische Anwendungen zertifizierte Stromversorgung kann in der Industrie eingesetzt werden, umgekehrt jedoch nicht.
Präzisionsroboterarm im Labor
Abb. 1: Cobot für den medizinischen Einsatz
Werden mit dem Netzteil Geräte versorgt, die direkt am Patienten eingesetzt werden, müssen sie doppelte Isolierung und doppelte Kriechstrecken aufweisen. Es ist die sogenannte 2MOPP-Isolierung einzuhalten. „Die sichere Option ist die einzige Option“ – diese Prämisse hat RECOM beim RACM1200-V konsequent umgesetzt. Der RACM1200-V hat alle Freigabeprüfungen erfolgreich durchlaufen, die für den medizinischen Einsatz erforderlich sind.

Design und Effizienz

Der RACM1200-V arbeitet in einem weiten Leistungsbereich ohne Lüfter und verfügt über eine kompakte Bauform, die neue Maßstäbe setzt. Eine spezielle Grundplatte ermöglicht die Wärmeabfuhr bei einer Dauerleistung bis 1000W. Zwei zusätzliche Ausgänge ersetzen in vielen Anwendungen separate Netzteile. Ein Ausgang ist von 5V bis 12V einstellbar und kann beispielsweise einen Lüfter versorgen. Der zweite Ausgang liefert 5V/1A und ist auch im Bereitschaftsbetrieb des Netzteils aktiv.

Die hohe Isolationsfestigkeit von 4kVAC zwischen Netzspannung und Ausgangsspannungen erlaubt den Einsatz des RACM1200-V in nahezu allen Anwendungen, in denen ein Netzteil benötigt wird. Dazu zählen Ladegeräte, LED-Beleuchtungen, Lasergeräte, Analysegeräte, Hochfrequenztechnik, Roboter sowie medizinische Betten und Stühle bis hin zu Geräten, die direkt am Patienten eingesetzt werden. Entwicklern dieser Geräte steht damit ein Netzteil zur Verfügung, das die geforderten Spezifikationen bereits erfüllt. Zwar garantiert ein vollständig nach IEC 60601-1 zertifiziertes Netzteil nicht automatisch die Normkonformität des Gesamtgeräts, stellt jedoch eine wichtige Voraussetzung dar. Das erleichtert den Zertifizierungsprozess des Endprodukts und senkt die Entwicklungskosten.

Die Geräte sind so konstruiert, dass sie die 2MOPP-Isolierung (MOPP = Means of Patient Protection) gewährleisten. Diese Maßnahmen zum Patientenschutz in Kombination mit den niedrigen Ableitströmen stellen sicher, dass die medizinischen Sicherheitsnormen eingehalten werden. Die Signalausgänge und der 5V-Ausgang verfügen über eine 1,5kVAC-Isolierung zur Netzspannung.

Die Serie verfügt über eine integrierte EMV-Filterung mit ausreichendem Abstand zur Klasse B für abgestrahlte und leitungsgebundene Störungen. Sie erfüllt die internationalen Sicherheitsnormen für Industrieanwendungen, informationstechnische Produkte und Medizingeräte.

Vielzahl von RECOM RACMx AC/DC-Wandlern
Abb. 2: Die RACMxx-Serien medizinisch zertifizierter Stromversorgungen, von links nach rechts: 230W, 550W und 1200W

Ein AC/DC-Wandler mit 1200W ist für viele Anwendungen ausreichend und kann mehrere kleinere Wandler effizient ersetzen. Die Betriebsleistung eines einzelnen Hochleistungs-AC/DC-Wandlers ist höher als die mehrerer kleiner Wandler. Jede Stromversorgung hat einen gewissen Eigenverbrauch, der sich bei mehreren Netzteilen summiert – auch wenn dieser möglichst gering gehalten wird. Enthält ein Geräteträger beispielsweise zwölf 100W-Stromversorgungen mit jeweils 2W Eigenverbrauch, ergeben sich Gesamtverluste von 24W. Ein großer Wandler verursacht im Vergleich dazu nur 2W Verlustleistung. Bei Dauerbetrieb können so rund 200kWh pro Jahr eingespart werden. Der RACM1200-V weist einen Nulllast-Verbrauch von 0,75W auf (Hauptausgang aus, Hilfsausgang aktiv) und erfüllt die Effizienzanforderungen nach „80 Plus Platinum“ sowie „Ecodesign Lot 6“.

Der Eingangsspannungsbereich reicht von 85VAC bis 264VAC. Der RACM1200-V liefert 1000W Ausgangsleistung in einem Metallgehäuse mit Kontaktkühlung, das eine Grundfläche von 102mm × 229mm hat und 40mm hoch ist. Für bis zu 10s darf die Ausgangsleistung 1200W betragen. Für eine dauerhafte Ausgangsleistung von 1200W ist ein Lüfter erforderlich, der die Luft mit 2,5m/s durch das Gehäuse fördert. Hierfür steht ein steuerbarer Zusatzausgang zur Verfügung, der die Anpassung des Temperaturmanagements ermöglicht.

Technische Daten des RACM1200-V

Ausgangsleistung: 1000W bei 40°C Umgebungstemperatur und 230V-Eingangsspannung, 1200W mit Lüfter oder für kurzzeitige Spitzenlasten.
Abmessungen, inklusive Anschlüsse (LxWxH): 228,0mm x 96,2mm x 40,0mm, bei anderen Herstellern ist der Anschlussbereich mechanisch exponiert.
Leistungsdichte: Leistungsdichtegleichung
Wirkungsgrad: 95% siehe Bild 2
Leistungsfaktor: Siehe Bild 3
Diagramm Effizienz vs. Ausgangsleistung
Abb. 3: Wirkungsgradverlauf
Diagramm Leistungsfaktor vs. Ausgangsleistung
Abb. 4: Leistungsfaktor
Gewicht: 1kg typ
Eingangsspannung: 85V bis 264V
Ausgangsspannung:
  • Die 24V-Ausführung kann mit Dip-Schalter in 100mV-Stufen auf maximal 28V eingestellt werden.
  • Die 48V-Ausführung kann mit Dip-Schalter in 200mV-Stufen auf maximal 56V eingestellt werden.
Ausgangsstrom maximal: 50A@24V, 25A@48V
Schutzfunktionen für Hauptausgang und Hilfsspannungen:
  • Überspannung, automatische Rückstellung
  • Überstrom und Kurzschluss mit automatischer Rückstellung
  • Übertemperatur, automatischer Wideranlauf
Temperaturbereich: -40°C bis 80°C, Derating ab 50°C, siehe Datenblatt
Lebensdauer bei 40°C Umgebungstemperatur: 88000 Stunden
Rippel der Ausgangsspannung: maximal 1% der Ausgangsspannung
Toleranz der Ausgangsspannung: 1% typ.@25°C, +- 2% maximal über der Temperatur
Zertifiziert nach: IEC/EN 62368, UL/IEC/EN 60601
Konformität nach: IEC/EN 61558-2-16, IEC61010-1 und OVC III nach IEC62477-1 bis 2000m
Kühlung über: Aluminium-Grundplatte oder mit Lüfter
Meereshöhe im Betrieb: maximal 5000m (IEC/EN62368-1), 4000m (IEC/EN60601)
Zusätzliche Ausgangsspannung: 5V/1A, isoliert
Standby-Verbrauch: <1W (Öko-Design)
LED-Anzeige der Betriebszustände: nicht nur komfortabel, sondern trägt zur Sicherheit bei
Remote on/off: TTL-Eingang
AC okay: Open Collector-Ausgang
PSU-good: Open Collector-Ausgang
PSU-good: Open Collector Output Pin, Power Supply Unit funktioniert, Ausgangsspannung okay, Temperatur im zulässigen Bereich, kein interner Fehler. Dient zur Sicherheit, Zuverlässigkeit und Qualität.
Maximaler Ableitstrom über den Patienten: 100μA bei N.C. (Normalsituation) und 500μA bei S.F.C. (Ein-Fehler-Fall).
Medizinische Schutzklasse: 2MOPP
Genau eingestellte Ausgangsspannung: Zur Ausregelung der Spannungsabfälle auf den Leitungen wurde das „remote main-output voltage sensing“ implementiert, bei dem über zwei zusätzliche (Sense-)Leitungen die Ausgangsspannung an der gewünschten Stelle gemessen und geregelt wird. So werden die Spannungsabfälle auf den Leitungen eliminiert, wo die großen Ströme (25A/50A) fließen. Die Aktivierung erfolgt über 2 TTL-Eingänge (5V).

Stromversorgungsschema mit PE-, VAC-Eingängen und Vout

Abb. 5: Remote Sense für die Hauptausgangsspannung.
Anwendungen
  Serie
1 RECOM | RACM1200-V Series | AC/DC, Connector, 1200 W, Single Output
Fokus
  • Up to 1000 Watt fan-less power / 1200W boost
  • Designed and manufactured in europe
  • Efficiency exceeding 90% from 15% load
  • Wide Operating temperature range -40…+80°C