EFFIZIENTES THERMOMANAGEMENT
Base Plate Cooling für zuverlässige Wärmeableitung
- ✔ Wärme gezielt aus dem Modul ableiten
- ✔ Betrieb ohne aktive Lüfter möglich
- ✔ Kompakte Integration in Systeme
- ✔ Ausgelegt für anspruchsvolle Anwendungen
Effizientes Wärmemanagement: Mechanische Fehlerquellen strukturell eliminieren
Das thermische Management ist ein entscheidender Faktor für die Lebensdauer von Stromversorgungen – insbesondere unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen. Während die aktive Luftkühlung als Standard gilt, erweist sie sich in anspruchsvollen Einsatzbereichen wie der Bahn-, Automatisierungs- und Prozesstechnik regelmäßig als ernstzunehmende Schwachstelle. MTM Power begegnet diesem Ausfallrisiko mit konsequentem Base Plate Cooling – einem Prinzip, das auf gezielter Wärmeleitung basiert und mechanische Fehlerquellen strukturell eliminiert.
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Lüfter in der Leistungselektronik provozieren Systemausfälle
Lüfter sind in der Stromversorgung die Bauteile mit der höchsten Verschleißanfälligkeit. In sicherheitskritischen Umgebungen, die von Vibrationen, Stößen, Temperaturschwankungen, Staub, Feuchtigkeit oder Chemikalien geprägt sind, steigt ihr Ausfallrisiko rasant an. Die physikalischen Alterungsprozesse sind unvermeidbar. Lager altern, Schmierstoffe trocknen aus und es entstehen mechanische Unwuchten. Gleichzeitig fungieren Lüfter als Eintrittspfad für Schmutz und Feuchtigkeit in das Gehäuse oder erfordern Öffnungen und Filter, die mit der Zeit verstopfen können. Fällt die aktive Kühlung aus, steigt die Temperatur im Wandler sofort an. Dieser direkte Hitzestress zerstört die Leistungshalbleiter und führt unweigerlich zu Systemausfällen. Lüfterlose, kontaktgekühlte Systeme haben sich in der Industrie daher als eine der zuverlässigsten Alternativen etabliert.
Gezielte Wärmeleitung verdrängt fehleranfällige Luftkühlung
Ein klassisches luftgekühltes Netzteil gibt seine Wärme an einen Kühlkörper ab, der sie über Luftströmung an die Umgebung weiterleitet. Diese Kühlleistung bleibt stets abhängig von der tatsächlichen Luftbewegung, der Einbausituation und dem Verschmutzungsgrad.
Beim Base Plate Cooling basiert der Wärmetransport hingegen auf reiner Wärmeleitung. Die entstehende Abwärme wird von den wärmeerzeugenden Bauteilen über interne Wärmeleiter-Materialien oder den Verguss in eine metallische Grundplatte abgeleitet. Von dort fließt die Wärme direkt in die Montagefläche der Kundenanwendung – idealerweise eine größere, ebene Metallfläche. Das sorgt für eine exakt planbare und stabile Wärmeabfuhr, völlig ohne Luftzirkulation. Da keine offenen Luftkanäle oder Filter benötigt werden, können die Baugruppen in Kombination mit vergossener Leistungselektronik vollständig geschlossen ausgeführt werden. Dies macht die Technologie zur sichersten Wahl für staubige oder chemisch aggressive Umgebungen.
Mögliche Einsatzszenarien für lüfterlose Kontaktkühlung:
Bahntechnik
Extreme und dauerhafte Belastungen durch Schock und Vibration.
Prozessindustrie
Hohe Luftfeuchtigkeit und zirkulierende Schmutzpartikel, die herkömmliche Standard-Elektronik korrodieren lassen können.
Mobile Maschinen & Industriefahrzeuge
Starke mechanische Erschütterungen, schwankende Temperaturen und extreme Staubentwicklung.
Durchdachtes thermisches Design verhindert interne Hotspots
Damit das Kühlprinzip sicher funktioniert, muss das thermische Design tief in der Entwicklung der Stromversorgung verankert sein. Die Hauptwärmequellen im Inneren des Wandlers verlangen nach einer gezielten thermischen Anbindung. MTM Power setzt dabei auf kompromisslose konstruktive Vorgaben.
Der technologische Kern liegt in der gezielten Minimierung des internen Wärmewiderstands. (Rth). Da Leistungselektronik wie Dioden, MOSFETs oder Transformatoren elektrisch zwingend von der metallischen Baseplate isoliert sein müssen, entsteht klassischerweise ein Zielkonflikt zwischen Spannungsfestigkeit und thermischer Ankopplung. MTM Power löst dies durch den Einsatz präzise abgestimmter thermischer Interface-Materialien (TIMs) in Kombination mit dem blasenfreien Vakuumverguss. Der Verguss verdrängt mikroskopische Lufteinschlüsse – die andernfalls als thermische Isolatoren wirken würden – vollständig und umschließt die Bauteile formschlüssig.
Erst durch diesen Aufbau entstehen die geforderten kurzen Wärmewege. Diese dedizierten, leitfähigen Materialien garantieren eine schnelle, gerichtete Ableitung der Verlustleistung in die metallische Grundplatte. Gleichzeitig sorgen die exakt definierten Kontaktflächen für einen sauberen thermischen Übergang. Diese erzwungene, gleichmäßige Temperaturverteilung verhindert die Entstehung von lokalen Hitzezentren an Leistungshalbleitern oder Transformatoren von vornherein.
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Verzicht auf Kühlrippen steigert die Leistungsdichte
Gegenüber gerippten Kühlkörpern bietet Base Plate Cooling einen deutlichen Raumgewinn. Klassische Kühlkörper benötigen wertvollen Platz für die Kühlrippen selbst sowie für die zwingend notwendige Luftzirkulation. Das vergrößert das Bauvolumen des Wandlers unnötig und erschwert die Integration in kompakte Systeme.
Genau diesen Platzbedarf verringert das Base Plate Cooling durch einen simplen, aber hochwirksamen konstruktiven Kniff: Die Kühlung wird in die Applikation verlagert. Anstatt eigene Kühlrippen mitzubringen, nutzt der kontaktgekühlte Wandler seine metallische Grundplatte (Baseplate) als direkte thermische Brücke. Die Abwärme wird nahtlos in die ohnehin vorhandene Montagefläche der Kundenapplikation abgeleitet – das Systemchassis des Kunden wird praktisch selbst zum Kühlkörper. Da die Stromversorgungsbaugruppe somit keinen voluminösen externen Kühlkörper mehr benötigt, steigt die Leistungsdichte spürbar, während die Bauhöhe auf ein Minimum sinkt. Konstrukteure profitieren von flexibleren Einbaupositionen und realisieren wesentlich kompaktere Gesamtsysteme.
Reibungslose Wärmeabfuhr erfordert eine perfekte Montagefläche
Der kritischste Fehler bei der Integration von Baseplate-Modulen liegt in der Vernachlässigung der Systemstruktur. Die Montagefläche darf niemals als thermisch nebensächlich betrachtet werden. Die gesamte Effizienz der Wärmeabfuhr hängt davon ab, wie gut die Baseplate und die Montagefläche miteinander verbunden sind.
Wird der Wandler auf eine ungeeignete Struktur montiert – etwa auf zu dünnes, unebenes oder schlecht wärmeleitfähiges Material – sinkt die Kühlleistung sofort. Auch dicke isolierende Beschichtungen, ein zu geringer Anpressdruck bei der Montage oder fehlende Wärmeleitmaterialien erzeugen einen fatalen Wärmewiderstand. Die Wärme staut sich an der Schnittstelle. Für eine optimale Entwärmung muss die Montagefläche als aktiver und zentraler Bestandteil des thermischen Gesamtkonzepts verstanden werden.
Validierung der Kühlleistung für extreme Temperaturbereiche
In industriellen Anwendungen oder im Bereich der Bahntechnik sind Umgebungstemperaturen von –40 °C bis +70 °C die Regel. Die tatsächliche Leistungsfähigkeit der Stromversorgung hängt hier immer von der Umgebung und der exakten thermischen Integration ab. Die maximal zulässige Temperatur an der Baseplate darf unter keinen Umständen überschritten werden.
Um Systemausfälle durch thermische Überlast sicher auszuschließen, führt MTM Power bereits in der Entwicklung umfassende Berechnungen und Simulationen durch. Dabei wird exakt analysiert, wie sich die Verlustleistung im Inneren verteilt, wo theoretische Hotspots entstehen und wie effektiv die Wärme über die Baseplate abgeführt wird. Diese Modelle werden konsequent durch reale Temperaturmessungen validiert. So ist garantiert, dass die spezifizierten Grenzwerte auch unter den härtesten Worst-Case-Bedingungen der Industrie strikt eingehalten werden.
Thermisches Design verlangt nach technologischer Partnerschaft
Base Plate Cooling ist keine einfache Plug-and-Play-Komponente, sondern eine fundamentale architektonische Systementscheidung. Das volle Potenzial für maximale Lebensdauer und höchste Leistungsdichte entfaltet diese Technologie erst, wenn Stromversorgung und Montagefläche thermisch nahtlos verschmelzen. Ein fehlerhaftes Interface oder ein unentdeckter Wärmewiderstand gefährden die Zuverlässigkeit der gesamten Anlage. MTM Power begleitet Konstrukteure aktiv durch den gesamten Design-In-Prozess.
Unsere Ingenieure unterstützen Sie präzise bei der Auslegung der mechanischen Schnittstellen, der Berechnung der optimalen Wärmeabfuhr und der Evaluierung der passenden Wärmeleitmaterialien. Sichern Sie Ihr System gegen thermische Engpässe ab und greifen Sie auf jahrzehntelange Erfahrung im thermischen Management für kritische Infrastrukturen zurück.
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Häufig gestellte
Fragen & Antworten zu Base Plate Cooling
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