Für Systemintegratoren, Schaltschrankbauer und technisch orientierte Beschaffungsteams geht es bei der Auswahl eines Netzteils für ein automatisiertes Testsystem nicht nur um Spannungs‑ und Stromwerte. Es geht auch um Rack‑Dichte, Energieeffizienz, Wärmemanagement und darum, ob das System reale Lastbedingungen — wie das Laden und Entladen einer Batterie — ohne separate Instrumente simulieren kann. Wenn ein Testlabor 42 HE Rack‑Platz für Netzteile reserviert, die in 16 HE untergebracht werden könnten, verschwendet es wertvolle Stellfläche und erhöht die Kühlkosten.
Das TPS bidirectional programmable power supply, basierend auf der EA‑PSBE 10000‑Serie und beispielhaft dargestellt durch das EA‑PSBE 10360‑240 4U, adressiert diese Herausforderungen direkt. Es liefert bis zu 30 kW regenerative DC‑Leistung in einem einzigen 4U‑Chassis, arbeitet sowohl als Quelle als auch als elektronische Last und führt aufgenommene Energie mit bis zu 95,8 % Effizienz ins Netz zurück. Für hochdichte ATE‑Systeme, Batterietestlabore und EV‑Ladegerät‑Prüfstände bedeutet dies weniger Racks, niedrigere Stromrechnungen und ein einzelnes Instrument, das zwei ersetzt.
Was ein bidirektionales programmierbares Netzteil ist und warum ATE‑Systeme es benötigen
Ein herkömmliches DC‑Netzteil speist Strom in ein Prüfobjekt ein. Wenn der Test verlangt, dass das Prüfobjekt Energie abgibt — wie eine Batterie während eines Kapazitätstests — muss eine separate elektronische Last diese Energie als Wärme ableiten. Diese Konfiguration verbraucht Rack‑Platz, erzeugt Abwärme und vernichtet nutzbare elektrische Energie. Ein bidirectional programmable power supply fasst beide Funktionen in einem einzigen Instrument zusammen. Es kann Leistung liefern (als Netzteil fungieren) oder Leistung aufnehmen (als regenerative elektronische Last fungieren) und die aufgenommene Energie ins Netz zurückspeisen, anstatt sie in Wärme umzuwandeln.
In einem ATE‑System, das Elektrofahrzeug‑Batterien, On‑Board‑Ladegeräte oder Brennstoffzellen testet, ist diese Fähigkeit transformativ. Dasselbe Instrument, das eine Batterie während einer Testsequenz lädt, kann sie während der nächsten entladen, wobei die Entladeenergie zurückgewonnen und innerhalb der Anlage wiederverwendet wird. Dies reduziert den gesamten elektrischen Energieverbrauch des Testsystems, senkt die Klimatisierungslast im Labor und eliminiert die Kosten für die Anschaffung und Wartung separater Lasten. Für einen tieferen Einblick, wie programmierbare Netzteile in Testumgebungen eingesetzt werden, siehe den TPS‑Leitfaden zu Top‑Auswahl an programmierbaren Netzteilen für jede Anforderung.
Leistungsdichte und Platzersparnis: 30 kW in 4U
Rack‑Platz in einem Testlabor ist ein festes Gut. Ein 42‑HE‑Rack, das mit 5 kW‑Einzelfunktions‑Netzteilen bestückt ist, könnte insgesamt 60 kW liefern und lässt keinen Platz für das Prüfobjekt. Das TPS EA‑PSBE 10360‑240 liefert 30 kW aus einem einzigen 4U‑Chassis. Sechs solcher Geräte in einem 42‑HE‑Rack liefern bis zu 180 kW und verdreifachen so effektiv die aus derselben Stellfläche verfügbare Leistung. Diese hohe Leistungsdichte wird durch eine Kombination aus fortschrittlicher Schalttechnologie, effizientem thermischem Design mit Zwangsbelüftung und einem kompakten mechanischen Layout erreicht, das die Leistungselektronik, die Steuerschaltung und die Frontpanel‑Schnittstelle in ein Standard‑19‑Zoll‑Rack‑Mount‑Formfaktor integriert.
Für Labore, die neue ATE‑Installationen aufbauen oder bestehende nachrüsten, setzt sich die Platzersparnis direkt in vermiedene Investitionskosten um — weniger Racks, weniger Verkabelung und reduzierte Bodenfläche. Der 4U‑Formfaktor ist eine von mehreren Rack‑Mount‑Optionen, die TPS anbietet, und ergänzt die 3U programmierbaren DC‑Netzteile und 2U programmierbaren DC‑Netzteile für Kanäle mit niedrigerer Leistung.
Bidirektionaler und regenerativer Betrieb: wie es Energie spart
Die Energieeffizienz eines bidirektionalen Netzteils bemisst sich nicht nur an seinem Umwandlungswirkungsgrad bei der Leistungsabgabe, sondern auch an seiner Fähigkeit, Energie bei der Aufnahme zurückzugewinnen. Das EA‑PSBE 10360‑240 erreicht bis zu 95,8 % Effizienz im Senken‑Modus, was bedeutet, dass über 95 % der vom Prüfobjekt aufgenommenen Energie zurück in Wechselstrom umgewandelt und ins Netz zurückgespeist werden. Die verbleibenden Verluste werden als Wärme im Gerät abgegeben und vom Kühlsystem abgeführt.
Dies steht im Gegensatz zu einer konventionellen elektronischen Last, die 100 % der aufgenommenen Energie in Wärme umwandelt und dann zusätzliche Klimatisierung benötigt, um diese Wärme aus dem Labor zu entfernen. Die Gesamtbetriebskostenverbesserung ist erheblich: Ein 30 kW‑Test, der kontinuierlich mit voller Senkenleistung läuft, spart im Vergleich zu einer ohmschen Last etwa 262.800 kWh pro Jahr, ausgehend von 8.760 Betriebsstunden. Bei typischen Industriestrompreisen stellt dies eine signifikante Betriebskostenreduzierung dar, die den Preisunterschied zwischen einem unidirektionalen und einem bidirektionalen Netzteil oft bereits im ersten Betriebsjahr amortisiert.
Autoranging‑Ausgang: flexible Spannung und Strom in einem Gerät
Konventionelle Netzteile haben eine feste Maximalspannung und einen festen Maximalstrom. Um die volle Leistung zu liefern, muss die Last genau die maximale Nennspannung beim maximalen Nennstrom beziehen. In der Praxis arbeiten die meisten Testanwendungen nie an diesem exakten Punkt. Ein traditionelles 360 V, 80 A‑Netzteil kann 28,8 kW nur bei 360 V liefern. Bei niedrigeren Spannungen — beispielsweise 200 V — bleibt der maximale Strom 80 A, wodurch die Ausgangsleistung auf 16 kW begrenzt wird.
Das EA‑PSBE 10360‑240 verwendet eine Autoranging‑Ausgangsstufe, die die volle Leistung (30 kW) über einen weiten Spannungsbereich liefert — bei diesem Modell etwa 125 V bis 360 V —, indem der verfügbare Strom erhöht wird, wenn die Spannung sinkt. Bei 125 V kann das Gerät bis zu 240 A liefern oder aufnehmen und hält die vollen 30 kW Nennleistung. Diese Flexibilität bedeutet, dass ein einziges Gerät mehrere Netzteile mit festem Bereich ersetzen kann und Anwendungen von Niederspannungs‑, Hochstrom‑Batterietests bis hin zu Hochspannungs‑, Mittelstrom‑Wechselrichtertests abdeckt. Für zusätzliche Details zu platzsparenden Formfaktoren siehe den Leitfaden zu 1U programmierbaren DC‑Netzteilen für platzsparende Setups.
Skalierbarkeit: Master‑Slave‑Parallelbetrieb bis zu 1.920 kW
Einzelne Testsysteme enden selten bei 30 kW. Batteriepack‑Tests für Elektrofahrzeuge, netzgekoppelte Wechselrichter‑Validierung und groß angelegte Brennstoffzellen‑Charakterisierung erfordern alle Hunderte von Kilowatt. Das EA‑PSBE 10360‑240 unterstützt den Master‑Slave‑Parallelbetrieb von bis zu 64 Geräten und schafft so ein einziges synchronisiertes System, das bis zu 1.920 kW (1,92 MW) liefern kann. Das Master‑Gerät steuert das gesamte Array, präsentiert dem Bediener eine einzige Schnittstelle und gewährleistet eine gleichmäßige Stromaufteilung über alle Geräte.
Diese Skalierbarkeit ist besonders wertvoll für Systemintegratoren, die modulare ATE‑Architekturen entwerfen. Ein Basissystem kann mit zwei Geräten beginnen, die 60 kW liefern, und schrittweise erweitert werden, wenn die Testanforderungen wachsen, ohne vorhandene Hardware ersetzen zu müssen. Die TPS 6U programmierbaren DC‑Netzteile unterstützen ebenfalls diese Parallelkonfiguration für Anwendungen, bei denen eine noch höhere Leistungsdichte pro Chassis bevorzugt wird.
Steuerung, Schnittstellen und Software
Die Integration in eine ATE‑Umgebung erfordert mehr als nur rohe Leistung. Das EA‑PSBE 10360‑240 verfügt standardmäßig über eingebaute USB‑ und Ethernet‑Schnittstellen sowie eine isolierte analoge Schnittstelle (DB15) zur direkten Verbindung mit SPS oder Datenerfassungssystemen. Der digitale Regelkreis verwendet 16‑Bit‑ADCs und DACs und bietet eine präzise Spannungs‑ und Stromregelung mit wählbarer Regelgeschwindigkeit (Normal, Schnell, Langsam), um den dynamischen Anforderungen verschiedener Testprofile gerecht zu werden.
Für Batterietests bietet TPS die EA‑Battery Simulator Software an, die es dem Netzteil ermöglicht, das elektrische Verhalten verschiedener Batteriechemien nachzubilden. Für die allgemeine ATE‑Steuerung bietet die EA‑Power Control Software eine umfassende Programmierumgebung. Beide Pakete unterstützen SCPI‑Befehle und ermöglichen die Integration mit LabVIEW, Python, MATLAB und anderen Testautomatisierungsplattformen. Optionale Schnittstellen umfassen CAN, CANopen, Profibus, Profinet, EtherCAT und Modbus TCP.
Konformität und Sicherheit
Sicherheits‑ und EMV‑Konformität sind entscheidend für Geräte, die in industriellen und Laborumgebungen installiert werden. Das EA‑PSBE 10360‑240 ist so konstruiert, dass es die Anforderungen der IEC 62368‑1 für Audio‑/Video‑, Informations‑ und Kommunikationstechnikgeräte erfüllt — der gefahrenbasierten Sicherheitsnorm, die die IEC 60950‑1 abgelöst hat. Die EMV‑Konformität wird gegen EN 55032 Klasse A (CISPR 32) für leitungsgeführte und gestrahlte Störaussendungen sowie gegen die Normenreihe IEC 61000‑4‑x für Störfestigkeit nachgewiesen. Der aktive Leistungsfaktorkorrektur‑Schaltkreis hält einen typischen Leistungsfaktor von 0,99 ein und erfüllt die in IEC 61000‑3‑2 definierten Grenzwerte für Oberschwingungsströme.
Zu den Schutzfunktionen gehören einstellbarer Überspannungs‑, Überstrom‑ und Überlastschutz sowie eine Übertemperaturabschaltung. Das Gerät ist für die CE‑Kennzeichnung geeignet und unterstützt die eigene regulatorische Dokumentation des Integrators. Für die Tischgeräte‑Formfaktor‑Äquivalent dieser Technologie siehe das EA‑PSI 9000 DT programmierbare DC‑Tischnetzgerät.
Anwendungsszenarien: Batterietest, EV‑Ladegerät, Brennstoffzelle
Das EA‑PSBE 10360‑240 wird in mehreren stark wachsenden Testsektoren eingesetzt:
- Batterietest und -simulation: Lade‑/Entlade‑Zyklen für Zell‑, Modul- und Pack‑Tests, mit Energierückgewinnung während der Entladezyklen. Der Autoranging‑Ausgang deckt die breiten Spannungsbereiche ab, die für verschiedene Pack‑Konfigurationen benötigt werden.
- Test von On‑Board‑Ladegeräten (OBC) für Elektrofahrzeuge: Simuliert die Batterie während des OBC‑Tests, nimmt die Ausgangsleistung des Ladegeräts auf und speist sie regenerativ ins Netz zurück. Die bidirektionale Fähigkeit ermöglicht auch das Testen der Vehicle‑to‑Grid (V2G)‑Funktionalität.
- Brennstoffzellen‑Charakterisierung: Bietet eine kontrollierte Last für Brennstoffzellen‑Stacks und misst die Leistung unter variierenden Lastbedingungen, während die erzeugte Energie zurückgewonnen wird.
- Einbrenntest von Netzteilen und Wandlern: Wendet eine bidirektionale Last auf ein Prüfobjekt an und wechselt zwischen Quelle und Senke, um die Leistungselektronik einem Stresstest zu unterziehen.
RFQ‑Checkliste
- Leistungs‑ und Spannungsanforderungen: Maximale Leistung (kW), benötigter Spannungs‑ und Strombereich.
- Formfaktor: Tischgerät, 1U, 2U, 3U, 4U oder 6U Rack‑Mount.
- Bidirektionale Anforderung: Ist regeneratives Senken erforderlich, oder reicht die Quellenfunktion aus?
- Anzahl der Kanäle: Einzelkanal oder mehrkanalig, mit etwaigen Parallelbetriebsanforderungen.
- Schnittstellen: USB, Ethernet, CAN, Profibus, EtherCAT oder andere.
- Software: EA‑Power Control, EA‑Battery Simulator oder kundenspezifische Integration.
- Stückzahlen und Zeitplan: Prototyp‑, Pilot- und Serienvolumen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen einem bidirektionalen und einem unidirektionalen programmierbaren Netzteil?
Ein unidirektionales Netzteil kann nur Leistung liefern. Ein bidirektionales Netzteil kann sowohl Leistung liefern als auch aufnehmen und fungiert als elektronische Last, die Energie ins Netz zurückspeist, anstatt sie als Wärme abzugeben.
Wie viel Energie kann ein bidirektionales Netzteil im Vergleich zu einem traditionellen Setup einsparen?
Im Senken‑Modus werden bis zu 95,8 % der aufgenommenen Energie ins Netz zurückgespeist. Ein 30 kW‑System, das kontinuierlich mit voller Senkenleistung läuft, kann im Vergleich zu einer ohmschen Last über 260.000 kWh pro Jahr einsparen und die Betriebskosten erheblich senken.
Können mehrere TPS‑bidirektionale Netzteile für höhere Leistung parallelgeschaltet werden?
Ja. Bis zu 64 Geräte des EA‑PSBE 10360‑240 können in einer Master‑Slave‑Konfiguration verbunden werden und liefern bis zu 1.920 kW aus einem einzigen synchronisierten System.
Welche Kommunikationsschnittstellen sind verfügbar?
Eingebaute Schnittstellen umfassen USB und Ethernet. Optionale Feldbus‑Schnittstellen umfassen CAN, CANopen, Profibus, Profinet, EtherCAT und Modbus TCP. Die isolierte analoge Schnittstelle (DB15) ermöglicht die direkte analoge Steuerung.
Wo finde ich die gesamte Produktpalette?
Besuchen Sie die TPS Kategorie für programmierbare Netzteile, die Tischgeräte, 1U, 2U, 3U, 4U und 6U Modelle umfasst.
