Für Systemintegratoren, Schaltschrankbauer und technisch orientierte Beschaffungsteams geht es bei der Auswahl eines Netzteils nicht nur um die Wattzahl. Es geht auch um thermische Reserven, EMV‑Verhalten, Sicherheitsdokumentation und ob das System die Abnahmeprüfung ohne Nacharbeit besteht. In kompakten Industriesystemen – in denen jeder Kubikzentimeter Gehäusevolumen umkämpft ist – kann die physische Größe des Netzteils zum limitierenden Faktor der gesamten Konstruktion werden.
Die TPS open frame power supply mit hoher Leistungsdichte adressieren diese Herausforderung direkt. Durch die Bereitstellung hoher Leistung in einem PCB‑Montage‑Open‑Frame‑Format ermöglichen diese Geräte Systemdesignern, die funktionale Elektronik in einem gegebenen Gehäusevolumen zu maximieren. Vom ultra‑kompakten 24 W TPS‑MPT24S‑5V bis zum leistungsstarken 225 W TPS‑GSH225S‑12V bietet das TPS‑Portfolio eine skalierbare Lösung für platzbeschränkte industrielle Stromumwandlung.
Was ein open frame power supply ist und warum es Platz spart
Ein open frame power supply besteht aus einer bestückten Leiterplatte mit allen Leistungskomponenten – Transformator, Halbleitern, Kondensatoren und Steuerschaltung – die offen liegen und zur Integration in ein größeres Systemgehäuse vorgesehen sind. Im Gegensatz zu einem gekapselten oder Hutschienen‑Netzteil, das sein eigenes Schutzgehäuse mitbringt, verlässt sich die Open‑Frame‑Bauweise auf das Gehäuse des Endprodukts, um Berührungsschutz, Umgebungsabschirmung und definierte Luftströmung zu bieten. Dies eliminiert Volumen, Gewicht und Kosten eines redundanten Außengehäuses und ermöglicht eine deutlich höhere Leistungsdichte im Host‑System.
In einem typischen industriellen Embedded‑Controller kann ein Open‑Frame‑Netzteil direkt auf dem Chassis oder der Systemplatine montiert werden und nutzt das verfügbare Gehäusevolumen mit minimalem Platzverlust. Dies ist besonders wertvoll in Anwendungen wie kompakten Bildverarbeitungskameras, IoT‑Gateways und kleinformatigen Automatisierungssteuerungen, wo Platz absolut knapp ist. Das TPS Open‑Frame‑Portfolio, verfügbar auf der Kategorieseite für Open‑Frame‑ und geschlossene Netzteile, ist speziell für dieses Integrationsmodell konzipiert.
Übersicht der TPS Open‑Frame‑Serie mit hoher Leistungsdichte
Die TPS open frame power supply deckt einen weiten Leistungsbereich ab und bietet eine Lösung für nahezu jedes kompakte Industriesystem. Zu den wichtigsten Modellen gehören:
- TPS‑MPT24S‑5V: Ein 24 W‑Gerät, das 5 V bei 4,8 A liefert, mit universellem AC‑Eingang und hohem Wirkungsgrad in einem kompakten PCB‑Format.
- TPS‑YSU50SL‑5V: Ein 50 W‑Netzteil mit geregeltem 5 V‑Ausgang, geeignet für Logik- und Sensorversorgungen auf engstem Raum.
- TPS‑MPT72S‑12V: Ein 72 W‑Gerät mit einem außergewöhnlich weiten Eingangsbereich von 176–500 V AC (derated ab 100 V AC), 12 V Ausgang bei 6 A und einem kompakten Footprint von nur 101,6 × 50,8 × 30 mm. Dieses Modell verfügt über einen Dreiphasen‑Vierleiter‑Eingang, 4000 VAC‑Isolierung und umfassende Schutzfunktionen.
- TPS‑GSH225S‑12V: Ein 225 W‑Hochleistungsdichte‑Modell mit aktiver PFC, das 12 V bei 18,75 A liefert, geeignet für anspruchsvolle Embedded‑Computing- und Motorsteuerungsanwendungen.
Alle Modelle teilen die Open‑Frame‑Designphilosophie: Sie werden als blanke Leiterplatte mit Befestigungslöchern geliefert, bereit zur direkten Integration. Dieser Ansatz macht zusätzliche Gehäuse überflüssig und maximiert die Leistung pro Volumeneinheit.
Elektrische Leistung: Weitbereichseingang, hoher Wirkungsgrad und geringe Restwelligkeit
Industrielle Umgebungen stellen unvorhersehbare Netzbedingungen dar. Das TPS‑MPT72S‑12V akzeptiert beispielsweise eine Eingangsspannung von 176 V AC bis 500 V AC bei voller Nennleistung und arbeitet mit 50 % Derating bis herab zu 100 V AC. Dieser ultraweite Bereich ermöglicht den Einsatz desselben Netzteils in globalen Einphasen- und Dreiphaseninstallationen und reduziert die Anzahl der Teile, die OEMs qualifizieren und bevorraten müssen. Das Dreiphasen‑Vierleiter‑Eingangsdesign bietet zusätzliche Flexibilität für Verbindungen zwischen einem Außenleiter und Neutralleiter oder zwischen zwei Außenleitern.
Der Wirkungsgrad ist ein kritischer Parameter für hochverdichtete Designs, da jedes Watt Verlustleistung Wärme erzeugt, die im Host‑Gehäuse abgeführt werden muss. TPS Open‑Frame‑Netzteile erreichen typische Wirkungsgrade von ≥86 %, wobei leistungsstärkere Modelle noch höhere Werte erreichen. Die Ausgangsrestwelligkeit wird unter 150 mV Spitze‑Spitze gehalten und gewährleistet eine saubere Versorgung für empfindliche analoge und digitale Schaltungen. Die Ausgangsspannung ist werkseitig eingestellt und straff geregelt, mit einer Lastregelung typischerweise innerhalb von ±1 %.
Thermisches Design und Leistungsdichte
Das Erreichen einer hohen Leistungsdichte in einem kleinen Formfaktor erfordert ein sorgfältiges Wärmemanagement. Das TPS‑MPT72S misst nur 101,6 × 50,8 × 30 mm und wiegt lediglich 158 g, liefert aber 72 W geregelte Leistung. Diese Leistungsdichte – etwa 470 W pro Liter – wird durch effiziente Schalttopologien, verlustarme Halbleiterbauelemente und ein für die Wärmespreizung optimiertes PCB‑Layout ermöglicht. Die offene Bauweise selbst trägt zur thermischen Leistung bei, indem sie bei belüftetem Host‑Gehäuse eine direkte Luftströmung über die Komponenten ermöglicht.
Der Betriebsumgebungstemperaturbereich beträgt −30 °C bis +60 °C, mit Derating am oberen Ende des Bereichs. Das Gerät ist für Konvektionskühlung ausgelegt, wodurch ein Lüfter und die damit verbundenen Zuverlässigkeitsrisiken entfallen. Für Systemintegratoren bedeutet dies, dass das Netzteil an Orten platziert werden kann, an denen keine Zwangsbelüftung verfügbar oder erwünscht ist. Jedes Gerät durchläuft vor dem Versand einen 100 %‑Volllast‑Einbrenntest, der die thermische Stabilität und Langzeitzuverlässigkeit verifiziert.
Schutzfunktionen: Überlast, Kurzschluss und Überspannung
Die TPS Open‑Frame‑Serie enthält einen vollständigen Satz von Schutzfunktionen, die sowohl das Netzteil als auch die angeschlossene Last schützen. Der Überlastschutz begrenzt den Ausgangsstrom, wenn die Last den Nennwert überschreitet, und arbeitet zwischen 115 % und 180 % der Nennleistung. Der Kurzschlussschutz verwendet einen Hiccup‑Modus: Im Falle eines Kurzschlusses schaltet der Ausgang ab und das Gerät versucht periodisch neu zu starten. Sobald der Fehler behoben ist, wird der Normalbetrieb automatisch wieder aufgenommen – kein manuelles Eingreifen oder Netz‑Aus‑/Einschalten ist erforderlich.
Der Überspannungsschutz schaltet den Ausgang ab, wenn der interne Regelkreis versagt, und verhindert so, dass ein katastrophales Überspannungsereignis die Last erreicht. Das TPS‑MPT72S verfügt zudem über einen Eingangs‑Überspannungsschutz, der vor Spannungsspitzen auf industriellen Stromleitungen schützt. Insgesamt reduzieren diese Schutzmechanismen Feldausfälle und vereinfachen das systemseitige Sicherheitsdesign.
Mechanische Integration: Montage, Kühlung und Verdrahtung
Der Open‑Frame‑Formfaktor ist für die direkte Integration in das Host‑System konzipiert. TPS‑Netzteile verfügen über mehrere Befestigungslöcher für eine sichere Montage an einem Chassis oder einer Trennwand. Die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse sind typischerweise Schraubklemmen oder Lötstifte, die zuverlässige elektrische Verbindungen bieten, die Vibrationen und Temperaturwechseln standhalten. Die kompakten Abmessungen – beispielhaft dargestellt durch das TPS‑MPT72S mit 101,6 × 50,8 × 30 mm – ermöglichen die Platzierung des Netzteils in der Nähe der Last, wodurch Spannungsabfälle und Kabelsalat minimiert werden.
Bei der Integration eines Open‑Frame‑Netzteils muss der Systemdesigner ausreichend Freiraum für die Luftströmung vorsehen und sicherstellen, dass das Gehäuse die Anforderungen an den Berührungsschutz erfüllt. Das TPS‑MPT72S verfügt über eine 4000 VAC‑Eingangs‑Ausgangs‑Isolierung, die die Konformität mit den in IEC 62368‑1 definierten Anforderungen an die verstärkte Isolierung unterstützt. Diese hohe Isolationsspannung bietet einen zusätzlichen Sicherheitsspielraum für Geräte, die in rauen elektrischen Umgebungen betrieben werden. Das Netzteil ist zudem nach GB 4943.1‑2011 konform und erfüllt die EMV‑Anforderungen der EN 55032 Klasse A, was den Weg des Host‑Systems zur behördlichen Zulassung vereinfacht.
Konformität und Sicherheit: Isolation, EMV und Normen
Jedes Netzteil, das in Geräte für den europäischen Markt integriert wird, muss die Konformität mit der Niederspannungsrichtlinie (2014/35/EU) und der EMV‑Richtlinie (2014/30/EU) unterstützen. TPS Open‑Frame‑Netzteile sind konstruiert und geprüft, um die IEC 62368‑1 zu erfüllen, die gefahrenbasierte Sicherheitsnorm für AV‑, ICT- und Industrieausrüstung. Die 4000 VAC‑Isolierung bietet eine galvanische Trennung zwischen Primär- und Sekundärkreis und unterstützt die SELV‑Ausgangsklassifizierung und die Bedienersicherheit.
Die EMV‑Konformität wird gegen EN 55032 Klasse A (CISPR 32) für leitungsgeführte und gestrahlte Störaussendung nachgewiesen. Das Netzteil ist eine Komponente im gesamten EMV‑Pfad; die endgültige Systemkonformität hängt vom Gehäusedesign, der Kabelführung und der Erdungsstrategie ab. TPS stellt mit jeder Lieferung eine Konformitätserklärung und unterstützende Prüfunterlagen bereit und unterstützt den Systemintegrator bei der Erstellung der erforderlichen technischen Dokumentation für die CE‑Kennzeichnung.
Anwendungsszenarien: Embedded Systems, Gateways und Industriesteuerungen
Das TPS open frame power supply mit hoher Leistungsdichte bedient eine breite Palette kompakter Industrieanwendungen:
- Embedded‑Controller und Edge‑Gateways: Versorgung von ARM‑basierten oder x86‑Embedded‑Computern, die eine kompakte, effiziente 12 V‑ oder 5 V‑Versorgung benötigen.
- Bildverarbeitungs- und Sensorsysteme: Bereitstellung einer sauberen, geregelten Stromversorgung für hochauflösende Kameras und Lasersensoren, wo der Platz begrenzt ist.
- Industrielle IoT- und Kommunikationsmodule: Stromversorgung von Routern, Protokollumsetzern und Wireless‑Access‑Points in kompakten Hutschienen- oder Wandmontagegehäusen.
- Motorantriebe und Robotik: Lieferung von isoliertem Hochleistungs‑Gleichstrom für Servoantriebe und Robotersteuerungen in beengten mechanischen Gehäusen.
RFQ‑Checkliste für Open‑Frame‑Netzteile
- Ausgangsspannung und -strom: Erforderlicher DC‑Ausgang (z. B. 5 V, 12 V, 24 V, 48 V) und Laststrom.
- Eingangsspannungsbereich: Nenn‑AC‑Netzspannung und ob ein Weitbereichs- oder Dreiphaseneingang benötigt wird.
- Nennleistung: Gesamte erforderliche Wattzahl, einschließlich etwaiger kurzzeitiger Spitzenanforderungen.
- Isolationsanforderungen: Basis- oder verstärkte Isolierung, Mindest‑Stehspannung.
- Mechanische Randbedingungen: Maximal zulässige Abmessungen und Befestigungslochmuster.
- Kühlungsstrategie: Konvektion oder Zwangsbelüftung und verfügbarer Luftstrom im Host‑Gehäuse.
- Zertifizierungen: IEC 62368‑1, GB 4943.1, EN 55032 Klasse A/B oder kundenspezifisch.
- Stückzahlen und Zeitplan: Prototyp‑, Pilot- und Serienproduktionsvolumen.
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Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen einem Open‑Frame‑ und einem geschlossenen Netzteil?
Ein Open‑Frame‑Netzteil ist eine blanke Leiterplattenbaugruppe, die zur Integration in ein größeres Systemgehäuse vorgesehen ist, das den Berührungsschutz bietet. Ein geschlossenes Netzteil verfügt über ein eigenes schützendes Metall- oder Kunststoffgehäuse und kann als eigenständige Einheit verwendet werden.
Kann das TPS‑MPT72S mit einer einphasigen Versorgung betrieben werden?
Ja. Das TPS‑MPT72S unterstützt den einphasigen Betrieb über einen weiten Eingangsbereich von 176–500 V AC (volle Leistung) und 100–176 V AC (50 % derated).
Wie wird das Open‑Frame‑Netzteil gekühlt?
Die TPS Open‑Frame‑Serie ist für Konvektionskühlung ausgelegt. Im Host‑Gehäuse muss ausreichend Freiraum für die Luftströmung vorgesehen werden.
Bietet das TPS‑MPT72S einen Überspannungsschutz?
Ja. Der Überspannungsschutz schaltet den Ausgang ab, wenn die interne Regelung versagt, und verhindert so Schäden an der Last.
Wo finde ich detaillierte technische Spezifikationen?
Datenblätter und Konformitätszertifikate sind auf der TPS Kategorieseite für Open‑Frame‑Netzteile verfügbar.
