5-2021

Stromversorgung
Dauerläufer mit Kommunikationstalent
Die neue Netzteilserie GXE600 von TDK-Lambda
Wenn es um Menschenleben geht, darf man auch bei der Stromversorgung
keine Kompromisse eingehen
© Shutterstock, Nenov Brothers Images, Stockfotonummer: 455297440
Autor:
Udo Schweizer,
FAE & Product Manager
TDK-Lambda Germany GmbH
www.emea.lambda.tdk.com/de
Das Vertrauen der Menschen in
die Apparate-Medizin ist groß. Wird
ein Patient mit medizinischen Geräten
behandelt, sollte er sich darauf
verlassen können, dass von diesen
Geräten keine Gefahr für ihn
ausgeht. Nicht zuletzt, weil medizinische
Erzeugnisse besonders
strengen Überprüfungen unterliegen.
Eine nicht ganz unwichtige
Rolle spielen dabei die Stromversorgungsgeräte.
Sie haben direkte
Verbindung zur Netzspannung und
versorgen medizinisch relevante
Komponenten wie Pumpen, Heizungen
und zahllose Sensoren
mit den nötigen Versorgungsspannungen.
Mehr Transparenz
notwendig
Dennoch kann es vorkommen,
dass Geräte aufgrund von Netzteilproblemen
ausfallen. Dabei gibt
es typische Fehler-Szenarien. Dazu
gehört der Komplettausfall des Netzteils
und damit auch der Funktionsfähigkeit
des Geräts. Oder die Ausgangsspannung
weicht vom definierten
Wert ab und die Sicherheitsabschaltung
greift. Was genau zum
Ausfall geführt hat, bleibt oft unklar,
weil sich viele Netzteile wie eine
„Black-Box“ verhalten. Das heißt,
es gibt keine Informationen darüber,
wie es im Inneren der Geräte
aussieht. In solchen Fällen muss
der Anwender damit leben, dass ein
Ausfall plötzlich und nicht vorhersehbar
passiert. Dreht es sich dabei um
einen Computer tomograph, muss
man lediglich die Patienten nachhause
schicken. Das ist nur ärgerlich,
bedrohlicher wird das Fehlverhalten
eines Netzteils bei Geräten
wie dem Inkubator für Neugeborene,
Dialyse geräten oder Herz-
Lungen-Maschinen. Hier kommt es
ganz besonders auf Verfügbarkeit
und Verlässlichkeit an.
Das Netzteil das mitdenkt
TDK-Lambda entwickelt seit Jahren
Netzgeräte auch für medizinische
Anwendungen. Der jüngste
Spross der Produktfamilie ist das
Einbaunetzteil GXE600. Es zeichnet
sich neben einigen sehr interessanten
Eigenschaften vor
allem dadurch aus, dass es keine
„Black Box“ ist, sondern über seine
RS-485-Programmierschnittstelle
den Blick in das Innere erlaubt.
Die Neuentwicklung verfügt wie ein
Fahrzeug über einen Fehlerspeicher,
der über diese Schnittstelle
ausgelesen werden kann. Zu den
verfügbaren Informationen zählen
die Historie der Ausgangswerte von
Spannung und Strom, der Temperatur
innerhalb des Netzteils und ein
Betriebsstundenzähler.
Zudem ermittelt das Netzteil
selbsttätig die geschätzte Restlebensdauer
der Elektrolyt-Kondensatoren.
Elkos sind erfahrungsgemäß
die Komponenten,
die meist für den vorzeitigen Ausfall
eines Netzteils verantwortlich
sind. TDK-Lambda hat sich für das
ModBus RTU-Protokoll entschieden,
weil dieser Feldbus eine einfache
und preisgünstige Anbindung
an das medizinische Gerät ermöglicht.
Im Rahmen eines Selbsttests,
z. B. beim Hochfahren, können die
Geräte und Anlagen, in denen das
GXE600 verbaut ist, direkt auf das
Netzteil zugreifen. Außerdem ergeben
sich für Medizingerätehersteller
interessante Möglichkeiten für
ein erweitertes Wartungsmanagement,
das Fernwartung, Fehlerdiagnose
und präventive Servicemaßnahmen
umfassen kann.
Einbaunetzteil mit
Zusatzqualitäten
Zur Auswahl stehen GXE-Modelle
mit 24 V und mit 48 V Nennausgangsspannung.
Außergewöhnlich
für ein Einbaunetzteil dieser
Baugröße ist die Programmierbarkeit
von Ausgangs-Spannung und
-Strom in einem Bereich von -80 %
bis +20 % des Nennwertes. Das
48-V-Modell ist damit in der Lage,
am Ausgang tatsächlich Spannungen
von 9,6 - 57,6 V zu liefern.
Die Geräte können entweder statisch
mit ihrer fixen Ausgangsspannung
betrieben werden oder als programmierbare
Konstantspannungsoder
Konstantstrom-Quelle (CVCC)
arbeiten.
Die Einstellwerte können sowohl
über das Digital-Interface aber auch
über eine Analogschnittstelle mit
1 - 6 V vorgegeben werden. So
kann die Steuerung des Medizingerätes
das Netzteil auf unterschiedliche
Betriebssituationen einstellen.
Auch verschiedene Schutzund
Recovery-Parameter sowie
die Flankensteilheit sind über das
ModBus-Interface einstellbar. Das
Auslesen der Seriennummer erlaubt
die Rückverfolgbarkeit auch bei
einem Gerätetausch durch den Service.
Ist das Netzteil durch einen
erkannten Fehler in einen Sicherheitszustand
gewechselt, liefert der
Fehler speicher die Hinweise für die
Fehler analyse. Bei einem Ausfall
der Netzspannung wird das „AC-
Fail-Signal“ aktiv und ermöglicht
der Gerätesteuerung während einer
ca. 20 ms dauernden „Gnadenfrist“
ein geordnetes Herunterfahren des
Systems, bevor das GXE abschaltet.
Prädestiniert für den
Medizineinsatz
Mit Zulassungen für den Medizin-
und auch den ITE-Bereich –
diese bereits nach der ganz aktuellen
IEC 62368-1 – eignet sich
das Netzteil für vielfältige Aufgaben
in Medizingeräten aber auch
in künftigen Industrie-4.0-Anwendungen.
Für den Einsatz des
GXE600 in medizinischen Geräten
sprechen sein hoher Wirkungsgrad
132 meditronic-journal 5/2021