Bild 1: Mit dieser Funktionskaskadierung lässt sich ein Nennspannungsbereich 100 bis 240 VAC sehr gut, stabil und EMC-verträglich aufbauen. (Bild: SYKO)
100, 110, 115, 127, 200, 220, 230, 240 VAC sind Nennspannungen mit einer Toleranz von ±10 Prozent bei vorgenanntem Nennspannungsbereich. Für den internationalen Einsatz ist ein logistischer Vorteil, ein Gerät mit 100 bis 240 VAC (steht auf dem Typenschild) im Vertrieb zu haben. Der funktionale Spannungsbereich einschließlich des Toleranzbereiches ist somit 90 bis 264 VAC (darf nicht auf dem Typenschild stehen). Mit dem Aufdruck 100 bis 240 VAC hat Syko (Eigenschreibweise SYKO) über eine Verfahrensanleitung einen hausinternen Standard für seine Kundenklientel für Neuentwicklungen und Modifikation geschaffen. Hatten bislang die Eingangsbeschaltung Varistoren mit 275 V, so benötigt der Eingang nach der DIN EN 62368-1 eine Schutzbeschaltung mit dem Spannungswert 1,25 x maximale Nennspannung. Somit 240 VAC x 1,25 = 300 VAC bei nun funktionalem Spannungsbereich bis 1,1 x 240 VAC = 264 VAC.
Der Spannungswert des Varistors ist gemäß der schon heute geltenden Normen somit vorgegeben und es muss der Schärfegrad und die Auswirkung des Surge betrachtet werden, der die Klemmspannung bei einem Spannungsstoß von 1000 oder 2000 Vs 1,2/50 µs an 2 Ohm bestimmt. Hier setzt Syko die Baugröße 20 ein. In diesem Fall ist keine Funktionsanpassung bei Veränderung des 275-V- auf den 300-V-Varistortyp erforderlich, diese sind über die Klemmspannung bei 100 A und dem 1-mA-Wert spezifiziert.
Klemmspannungen unterscheiden sich erheblich
Die Klemmspannungen vom Typ T (alt) 775 Vs und Typ K (neu) 700 Vs unterscheiden sich erheblich. Dies ist wesentlich für die Betrachtung der internen Spannungsauslegung der nachfolgenden Power-Funktionsstufe mit vorgesetzter AFI-Beschaltung (Patent der Firma Syko). So hatte der bislang eingesetzte 275-V-Varistor Typ alt eine Klemmspannung 710 V und der neue 300-V-Varistor eine Klemmspannung von nur 700 V bei 100 A. Das aktive Transientenschutzfilter begrenzt die Spitzenspannung auf maximal 381 V zur PFC-Stufe (Transientenkill TK) und bewirkt eine Aufschaltstrombegrenzung (Inrush Current Limiting ICL) beim Durchgriff auf den Elko. Diese preiswerte Schutzbeschaltung ist gemäß dem zu betrachtenden SOAR-Gebiet generell beliebig stromkaskadierbar, verändert nicht den Wirkungsgrad und stellt keinen Hotspot.
Da Syko seine Schaltungen über Topologie-Kaskadierung funktional absichert, ergibt sich die Blockschaltung in Bild 1: Unterschieden wird, ob zwischen Frontend-PFC- und Potentialtrennstufe GT ein Speicherkondensator gegen Netzausfall geschaltet wird. Danach ergibt sich eine GT-Stufe mit Amplitudenregelung und variabler Frequenz (LLC-Topologie) oder eine zur Vorstufe taktsynchrone Gegentaktstufe. Weiterhin hat sich die Isolationskoordination neu gestaltet. So ergeben sich die Luft- und Kriechstrecken von primär zu sekundär bei einem Verschmutzungsgrad PD2 und OV2 von 5 mm bei nicht geerdeter Ausgangsspannung. Der Typtest wurde mit einer Prüfspannung von 4 kVDC/1 Minute und die Serienprüfung mit 2,6 kV/4 Sekunden durchgeführt. Von Vorteil ist, dass die Verweilzeit der Potentialprüfspannung normgerecht nur noch 1 bis 4 Sekunden beträgt.
Syko ist ein Firmenverbund, der sehr stark im mobilen Bereich an Land, zu Wasser in der Luft arbeitet und unter anderem in der Bahntechnik, Defencebereich, Avionik, Offshore mit Extremanforderungen unter anderem zu Spannungsbereichen, Langzeittransienten, EMV, Schock/Vibration, Temperaturbereiche gefordert wird. Dieser extreme kundenspezifische Markt lässt sich flexibel eben nur mit standardisierten Verfahren und Topologien mit funktionaler Strom- und Spannungskaskadierung bewältigen und da die Stückzahlen im Mittelfeld von etwa 1000 Stück und darunter bis zu Einzelstücken liegt, ist der Materialpreis und die Markteinführung gegeneinander abzuwägen. Syko hat heute einen der vielfältigsten „Bauchläden“, mit dem eine Expansion angestrebt ist.
Reinhard Kalfhaus
(jj)
