In Industrieautomatisierung, Forschung und Entwicklung sowie Telekommunikation ist Platz häufig ein begrenzender Faktor. Rack-Höheneinheiten, Arbeitsfläche am Prüfplatz und Bauraum im Schaltschrank beeinflussen Systemdesign, Skalierbarkeit und Kosten. Ingenieurteams und Systemintegratoren müssen daher Funktionalität, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit auf engem Raum sinnvoll zusammenbringen.
Vor diesem Hintergrund haben sich 1U programmierbare DC-Stromversorgungen als praxisnahe Option etabliert – insbesondere dort, wo hohe Gerätedichte, Modularität und präzise Regelung gefragt sind. Moderne Leistungswandlung, digitale Regelung und optimiertes Thermomanagement ermöglichen es, hohe Leistungsdichten in einem kompakten 1U-Rackformat bereitzustellen – ohne den Platzbedarf klassischer 3U/4U-Geräte.
Dieser Leitfaden gibt einen strukturierten Überblick über 1U programmierbare DC-Stromversorgungen: technische Merkmale, Vorteile gegenüber größeren Bauformen, typische Einsatzfelder sowie Auswahlkriterien für Industrie- und Laborumgebungen.
Wesentliche Erkenntnisse
- Der 1U-Formfaktor (1,75″ / 44,45 mm) ermöglicht eine hohe Gerätedichte im 19″-Rack und damit deutlich mehr unabhängige, programmierbare DC-Kanäle als bei 3U-Systemen.
- Moderne 1U-Geräte erreichen je nach Modell und Betriebspunkt hohe Wirkungsgrade (häufig >90 %) und reduzieren dadurch Verlustleistung und thermische Belastung in dicht bestückten Racks.
- 1U-Stromversorgungen eignen sich für platzkritische Anwendungen wie modulare Testracks, kompakte Fertigungszellen, mobile Prüfsysteme und Laboraufbauten.
- Trotz kompakter Bauform bieten viele Geräte präzise Regelung, geringe Ausgangswelligkeit, Schutzfunktionen (OVP/OCP/OPP/OTP) sowie Fernsteuerung über USB, Ethernet oder GPIB (modellabhängig).
- Bei der Auswahl zählen neben Leistung und Kanalanzahl auch Schnittstellen, Ripple/Noise, Wirkungsgrad, Kühlkonzept und die mechanische Integration.
Der Platzmangel: Warum 1U den Unterschied macht
Das „U“ steht für „Rack Unit“ (Höheneinheit) und entspricht 1,75 Zoll (44,45 mm). In Rechenzentren, Testlaboren und Produktionsumgebungen ist vertikaler Raum begrenzt – insbesondere dann, wenn zusätzlich Server, Switches, Messgeräte und mehrere DC-Quellen im selben Rack untergebracht werden müssen.
Klassische Rack- oder Labornetzgeräte belegen häufig 3U oder 4U. Sobald mehrere unabhängige Kanäle erforderlich sind, steigt der Platzbedarf schnell. Mit 1U-Geräten lässt sich die Gerätedichte deutlich erhöhen: In einem 42U-Rack sind theoretisch 42 Geräte mit 1U möglich, während bei 3U nur 14 Geräte Platz finden. Das unterstützt modulare Systemarchitekturen, bei denen jeder Prüfling (DUT) oder Funktionsblock eine eigene, unabhängig programmierbare Versorgung erhält – etwa bei parallelen Tests oder Multi-Board-Validierungen.
Technische Anforderungen im 1U-Chassis
Eine leistungsstarke programmierbare DC-Stromversorgung im 1U-Format stellt besondere Anforderungen – vor allem bei Wärmeabfuhr und Bauteildichte.
Thermisches Management
Leistungswandlung erzeugt Verlustwärme. In einem kompakten Gehäuse sind daher effiziente Topologien und ein gut abgestimmtes Kühldesign entscheidend. Häufig kommen zum Einsatz:
- Hocheffiziente Schaltungstopologien (z. B. LLC oder phasenverschobene Vollbrücke, modellabhängig)
- Optimierte Layouts, um Wärmequellen entlang definierter Luftstrompfade anzuordnen
- Geregelte Lüfterkonzepte (z. B. PWM), um Kühlleistung und Geräuschentwicklung auszubalancieren
- Metallgehäuse bzw. Chassis zur Wärmeverteilung und mechanischen Stabilität
Je nach Gerät und Betriebspunkt sind Wirkungsgrade von über 90 % üblich, was die thermische Belastung im Rack reduziert.
Leistungsdichte und elektrische Performance
Moderne Halbleiter, SMT, planare Magnetik und digitale Regelkreise ermöglichen hohe Ausgangsleistungen im 1U-Format. Typische Geräte decken Bereiche von mehreren hundert Watt bis in den kW-Bereich ab (modellabhängig).
Wichtige Leistungsmerkmale sind unter anderem:
- Geringe Ripple- und Rauschwerte für empfindliche Elektronik (je nach Spezifikation)
- Gute Netz- und Lastregelung für stabile Ausgangsspannung und -strom
- Schutzfunktionen wie OVP, OCP, OPP und OTP
- Schnelle Transientenreaktion für dynamische Lasten (abhängig von Gerät und Lastprofil)
1U vs. traditionelle 3U/4U-Stromversorgungen
| Merkmal | 1U Programmierbare DC-Stromversorgung | Traditionelle 3U/4U Stromversorgung |
|---|---|---|
| Raumeffizienz | Sehr hoch | Geringer |
| Skalierung / Kanäle | Modular erweiterbar | Oft weniger flexibel |
| Systemflexibilität | Hoch (Mix & Match möglich) | Häufig feste Konfiguration |
| Portabilität | Gut integrierbar in mobile Racks | Meist sperriger |
| Kühlreserve | Kompakt, luftstromabhängig | Mehr Volumen / Reserve |
| Typische Anwendungen | Dichte Testsysteme, kompakte Labore | Sehr hohe Einzelkanalleistung |
Wenn keine sehr hohe Einzelkanalleistung über typischen 1U-Grenzen benötigt wird, bieten 1U-Geräte häufig Vorteile bei Gerätedichte, Modularität und Integration.
Kernanwendungen
1) Automated Test Equipment (ATE)
In ATE-Racks werden mehrere programmierbare Versorgungsschienen für verschiedene DUT-Bereiche benötigt. USB- und Ethernet-Schnittstellen erleichtern die Integration in LabVIEW, Python oder vergleichbare Testumgebungen (modellabhängig).
2) Telekommunikation und Netzwerkinfrastruktur
Für Test und Validierung von Switches, Routern oder optischen Komponenten sind mehrere stabile DC-Spannungsschienen erforderlich. Geräte mit weitem AC-Eingang (z. B. 100–264 VAC) unterstützen den globalen Einsatz (modellabhängig).
3) Industrieautomation und Schaltschränke
In kompakten Schaltschrankaufbauten kann eine 1U-Stromversorgung als zentrale oder zusätzliche DC-Quelle dienen. Analoge Schnittstellen (z. B. 0–10 V) sind in manchen Modellen verfügbar und ermöglichen die Anbindung an SPS-Systeme.
4) Forschung & Entwicklung
Untertisch- oder Rackmontage spart Arbeitsplatzfläche, ohne auf programmierbare Laborfunktionen zu verzichten. Remote Sensing kann bei präzisen Lastspannungen unterstützen (modellabhängig).
5) Computer- und Server-Netzteiltests
Mehrere 1U-Geräte können verschiedene Versorgungsschienen parallel bereitstellen (+12 V, +5 V, +3,3 V etc.) und kompakte, skalierbare Teststationen ermöglichen.
Die richtige 1U DC-Stromversorgung auswählen
1) Leistungsanforderungen definieren
- Spannung und Strom mit ausreichender Reserve (typisch 20–30 %)
- Leistung (W) passend zur Anwendung; Autoranging kann die Flexibilität erhöhen (modellabhängig)
2) Kritische Spezifikationen prüfen
- Ripple/Noise (RMS- und Spitze-Spitze-Werte beachten)
- Netz- und Lastregelung
- Wirkungsgrad
- Schutzfunktionen (OVP/OCP/OPP/OTP) und deren Einstellbarkeit
3) Schnittstellen & Steuerung
- Bedienbarkeit über das Frontbedienfeld
- USB-, Ethernet- oder GPIB-Anbindung je nach System
- SCPI oder kompatibler Befehlssatz (modellabhängig)
4) Mechanik & Integration
- Luftstromrichtung passend zum Rackkonzept
- Eingangsspannungsbereich
- Anschlusskonzept (Front- und/oder Rear-Terminals je nach Bedarf)
5) Support & Dokumentation
- Herstellerqualität, Service, Garantie und verfügbare Dokumentation
- Berücksichtigung der Gesamtbetriebskosten (TCO) inklusive Platz- und Rackkosten
Fazit
Der Trend zu kompakten, modularen und vernetzten Systemen erhöht die Nachfrage nach platzsparenden Stromversorgungslösungen. 1U programmierbare DC-Stromversorgungen bieten für viele Industrie- und Laboranwendungen eine ausgewogene Kombination aus Gerätedichte, Leistungsfähigkeit und Integrationsflexibilität.
Wer Leistungsbedarf, thermische Randbedingungen und Systemarchitektur sauber definiert, kann mit dem 1U-Formfaktor skalierbare Test- und Versorgungskonzepte realisieren – ohne unnötigen Flächenverbrauch
