Netzteile für Unterhaltungselektronik und Spielkonsolen: Sekundärwicklung und das „randlose“ Wickelfenster

Wer Ladegeräte, Netzadapter für Unterhaltungselektronik oder das interne Netzteil einer Spielkonsole entwickelt, steht meist von zwei Seiten unter Druck: Das Gehäuse soll dünner, die Leistung höher werden, und doch darf der Isolationsabstand zwischen Primär- und Sekundärseite keinen Millimeter nachgeben. Dieser Beitrag geht von der Endanwendung aus: Wie sollte in dem Trenntransformator in Ihrem Consumer- oder Gaming-Netzteil die Sekundärwicklung ausgeführt werden, damit Sie das vom Randisolierband (Margin Tape) verbrauchte Wickelfenster zurückgewinnen? Wir klären zuerst die Topologien und den Sicherheitspfad (IEC 62368-1) dieser Netzteilklasse, zeigen dann, wie Randisolierband das Wickelfenster einengt, und erläutern schließlich, warum freigegebener „randloser“ (margin-less) dreifach isolierter Draht (TIW) die gängige Lösung ist, mit der die Miniaturisierung gelingt – samt ihrer ehrlichen Grenzen. Alle Werte der DAH JIN-Produkte gelten grundsätzlich „gemäß Freigabedokument“.

1. Consumer- und Gaming-Netzteile: hohe Stückzahlen, ODM-Ökosystem, Topologien bei Sperrwandler (Flyback) und LLC

AC-DC-Netzteile für Unterhaltungselektronik sind ein sehr großer Markt. Laut Marktforschung wird der Markt für AC-DC-Netzadapter 2026 ein Volumen von rund 53.76 Mrd. USD erreichen; die Unterhaltungselektronik ist dabei das größte Endsegment mit rund 42 % des Umsatzes im Jahr 2025. Dieser Markt wird in hohem Maße vom ODM- und Auftragsfertigungs-Ökosystem in Taiwan und Asien beliefert. Für die Anbieter gewickelter Magnetbauteile bedeutet das eine Design- und Kostensensibilität nach dem Muster „derselbe kleine Trenntransformator, multipliziert mit riesigen Stückzahlen“.

Die Topologien dieser Netzteile fallen in zwei Bereiche:

• Ladegeräte und Adapter kleiner bis mittlerer Leistung: Hier dominieren der Sperrwandler (Flyback) und seine Ableitungen (quasiresonanter QR-Flyback, Active-Clamp-Flyback ACF). Der Sperrwandler ist einfach aufgebaut, kommt mit wenigen Bauteilen aus und ist kostengünstig – die übliche Wahl für externe AC-DC-Netzadapter, LED-Treiber und ähnliche Szenarien mit „moderater Leistung, aber zwingend vorgeschriebener Isolationsbarriere“.
• Interne Konsolennetzteile höherer Leistung: Spielkonsolen setzen meist auf ein eingebautes Netzteil; bei höherer Leistung arbeitet die Haupt-Isolationsstufe in der Regel als LLC-Resonanz-Halbbrücke (derselbe Weg wie bei PC-Netzteilen), um einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen. Auch diese Stufe besitzt einen Trenntransformator, der die Primär-Sekundär-Barriere überbrückt.

Ob Sperrwandler oder LLC: Zwischen der vom Nutzer berührbaren Ausgangsseite (SELV) und der Netzseite (100–240 VAC) muss eine normgerechte Primär-Sekundär-Isolierung liegen. Der TIW sitzt in diesen Netzteilen auf den Wicklungen dieser Isolationsbarriere – insbesondere auf der Sekundärwicklung (bzw. der Wicklung, die die Barriere überquert). In den letzten Jahren hat GaN bei Sperrwandler und ACF die Schaltfrequenz nach oben getrieben, der Transformator ist entsprechend geschrumpft, ultraflache Ladegeräte sind zum Trend geworden, und der Platz im Wickelfenster ist knapper denn je. Wie sich diese Isolierung klein und zugleich normgerecht wickeln lässt, ist zum Hauptschauplatz des Designs geworden.

2. Der Isolationsdruck auf die Sekundärwicklung: Primär-Sekundär-Isolierung nach IEC 62368-1

Seit dem 20. Dezember 2020 gilt für die Sicherheit von Unterhaltungselektronik und Audio-/Videogeräten IEC 62368-1. An diesem Tag wurden IEC 60950-1 (Einrichtungen der Informationstechnik) und IEC 60065 (Audio-/Videogeräte) zurückgezogen (Date of Withdrawal); beide wurden durch IEC 62368-1 ersetzt, deren Anwendungsbereich auch die externen Netzteile solcher Geräte umfasst. Das heißt: Ihr Ladegerät oder Konsolennetzteil folgt den gefährdungsbasierten (hazard-based) Isolationsanforderungen der 62368-1.

Auf Wicklungsebene eröffnet die 62368-1 mit Annex J (Isolierte Wickeldrähte zur Verwendung ohne Zwischenlagenisolierung, Insulated winding wires for use without interleaved insulation) einen Pfad, der es erlaubt, einen freigegebenen isolierten Wickeldraht als Schutzmaßnahme (safeguard) des gewickelten Bauteils einzusetzen, ohne zusätzlich eine Zwischenlagenisolierung einzubringen. Die Details der Norm werden hier nur angerissen (dieser Beitrag geht sie nicht Abschnitt für Abschnitt durch); für den Entwickler bedeutet das: Die zwischen Primär- und Sekundärseite geforderte „verstärkte / doppelte“ Isolierung kann vom Draht selbst getragen werden, statt vollständig aus Band und Rändern aufgebaut zu werden.

Die Wicklung, die Sie herstellen müssen, trägt die Sicherheitsisolierung des gesamten Netzteils; sie in ein immer kleineres Wickelfenster zu bringen, ohne die Isolationsstufe zu opfern – das ist das Tauziehen des nächsten Abschnitts.

3. Randisolierband vs. „randlos“: die paar Millimeter, die dem Wickelfenster verloren gehen

Die traditionelle Methode stützt sich auf Randisolierband (Margin Tape) plus Lagenisolierband, um an beiden Enden des Spulenkörpers Kriechstrecke freizuhalten und Primär- und Sekundärwicklung voneinander zu trennen. Die Konstruktionsleitfäden der Branche sagen es unverblümt: Die Nebenwirkung des Randisolierbands ist, dass es „die Breite des Spulenkörpers verkürzt und damit den für die Wicklungen verfügbaren Raum verringert“. Auf den kleinen Spulenkörpern, wie sie in Consumer- und Gaming-Netzteilen üblich sind, entscheiden diese paar Millimeter Rand oft über Erfolg oder Misserfolg: Ist der Rand breit genug, passt der Draht nicht mehr, oder man muss auf einen größeren Kern ausweichen (Volumen, Kosten und Gewicht steigen); ist der Rand zu schmal, wird die Primär-Sekundär-Kriechstreckenanforderung nicht erfüllt.

Der gängige Ausweg aus diesem Dilemma ist der Wechsel auf freigegebenen dreifach isolierten Draht. Die Fachliteratur zu gewickelten Magnetbauteilen stellt klar: Dreifach isolierter Draht „erfüllt die wichtigsten internationalen Sicherheitsnormen und ermöglicht Transformatoren, die die Sicherheitsisolierung ohne Ränder und Bandbarrieren erreichen“; und „weil dreifach isolierter Draht die Notwendigkeit von Kriechstreckenrändern beseitigt, kann der gesamte Spulenkörper zum Wickeln genutzt werden“ – Eigenschaften, die „dazu beitragen, Schalttransformatoren zu verkleinern, die Produktionseffizienz zu steigern und die Kosten zu senken“. Eine weitere Konstruktionsunterlage zur Hochspannungssicherheit zeigt dasselbe: Wird die Sekundärseite als dreifach isolierter Draht ausgeführt, sind die Kriech- und Luftstreckenvorgaben zwischen den Wicklungen nicht mehr anwendbar – daher stammt der Begriff „randlos (margin-less / Margin = 0)“.

• Randisolierband + Lagenisolierband — Wickelfenster (nutzbare Breite des Spulenkörpers)：Die Ränder an beiden Enden verbrauchen nutzbare Breite；Auswirkung auf die Miniaturisierung：Draht passt schwer hinein; oft ist ein größerer Kern nötig
• Freigegebener dreifach isolierter Draht (randlos) — Wickelfenster (nutzbare Breite des Spulenkörpers)：Der gesamte Spulenkörper steht zum Wickeln zur Verfügung；Auswirkung auf die Miniaturisierung：Gibt das Wickelfenster frei; erleichtert kleinere Magnetbauteile und Kostensenkung

Für Consumer- und Gaming-Netzteile mit hohen Stückzahlen bedeutet „das gesamte Wickelfenster kann gewickelt werden“, dass jeder einzelne Transformator Platz und Material spart; multipliziert mit der Stückzahl ergibt das einen beachtlichen Größen- und Kostenvorteil.

4. Wie dreifach isolierter Draht das Wickelfenster freigibt – und seine ehrlichen Grenzen

Wird die Sekundärwicklung (bzw. die Wicklung über die Barriere) mit freigegebenem dreifach isoliertem Draht ausgeführt, entfallen die Kriechstrecke und die Lagenisolierung, die zwischen Primär- und Sekundärseite sonst mit Band aufgebaut werden müssten, und das Wickelfenster wird frei. Eine Grenze muss jedoch vorab klar benannt werden, damit die Aussage nicht überzogen wird:

Entfallen kann der Abstand „Wicklung zu Wicklung“, nicht „alle Abstände“. Dreifach isolierter Draht kann Kriech- und Luftstrecke zwischen den Wicklungen auf nahezu null bringen, hebt aber den Abstand zwischen Anschlüssen und Kern nicht auf: Der Kern gilt als leitfähiges Teil, und die Anschlussstifte (Pins) des Spulenkörpers sowie Steckverbinder müssen weiterhin die Mindest-Kriech- und Luftstrecke zum Kern einhalten. Anders gesagt: Der TIW löst die Isolierung innerhalb des Wickelfensters; der Sicherheitsabstand zwischen den Pins auf der Leiterplatte und dem Kern ist weiterhin nach der Sicherheitsnorm auszulegen.

Die Konformität des Gesamtgeräts erfordert weiterhin eine Gesamtbewertung. Die Sekundärseite auf freigegebenen TIW umzustellen, ist ein gängiges und wirksames Mittel, um die Primär-Sekundär-Isolierung zu erreichen; ob das gesamte Netzteil die Isolationsanforderungen der IEC 62368-1 erfüllt, richtet sich jedoch weiterhin nach den Anwendungsbedingungen im Freigabedokument dieses Drahts (Arbeitsspannung, Prüffrequenz, Drahtdurchmesserbereich usw.) und nach der Bewertung des Gesamtgeräts. Ein freigegebener Draht macht ein Design nicht automatisch konform.

Was die Produktlinie von DAH JIN betrifft, so sind für Consumer- und Gaming-Netzteile auf dem Pfad der IEC 62368-1 alle vier Typen dreifach isolierten Drahts (TLW-B, TLW-BB, TLW-B7S, TLW-F) im Bewertungsumfang nach Annex J (IEC 62368-1) der VDE 40008834 Anlage 200 aufgeführt und können je nach Designanforderung ausgewählt werden; konkrete Arbeitsspannung, Spitzenwert und Prüffrequenz gelten grundsätzlich gemäß Freigabedokument und werden hier nicht wiederholt. Zur Abgrenzung zwischen der Wärmeklasse des Drahts und der Wärmeklasse des Isoliersystems siehe Wärmeklasse des Drahts vs. Wärmeklasse des Isoliersystems; zur Entsprechung zwischen Annex J und 61558 Annex K siehe IEC 62368-1 Annex J und 61558 Annex K. Dieser Beitrag behauptet nicht, dass DAH JIN-Produkte in einer bestimmten Spielkonsole oder einem bestimmten Consumer-Netzteil eingesetzt werden.

5. Auswahl und Erstbedingungen: erst Temperatur und Aufbau festlegen, dann über Typen sprechen

Welcher Typ für ein Consumer- oder Gaming-Netzteil zu wählen ist, folgt der Reihenfolge „erst die eigenen Wicklungsbedingungen festlegen, dann mit dem Freigabedokument abgleichen“:

1. Temperaturumgebung: Ein gewöhnliches Tischladegerät kann mit der Klasse 130(B) auskommen; im Inneren einer Konsole, nahe an der Leistungsstufe und bei höherer Umgebungstemperatur, kommt TLW-F (Class F, 155 °C) in Betracht – er ist nach Annex J (IEC 62368-1) und UL 2353 als Reinforced bewertet, steht aber nicht auf der Bauteilliste des DJ-130; beim Einsatz ist auf den im Freigabedokument gebundenen Typ zu achten. Die erste Weiche (B 130 °C vs. F 155 °C) finden Sie im Auswahlleitfaden für dreifach isolierten Draht.
2. Wicklungsaufbau: Wird ein verseilter Leiter benötigt, um die Hochfrequenz-Kupferverluste zu senken, bietet sich TLW-B7S (7 Einzeldrähte verseilt, Einzeldraht 0.10–0.30 mm) an; für den üblichen Pfad mit Massivleiter TLW-B / TLW-BB, Drahtdurchmesser 0.10–1.00 mm.
3. Ob ein eingetragenes Isoliersystem genutzt wird: Soll das Design über ein eingetragenes elektrisches Isoliersystem (EIS) definiert werden, umfasst DJ-130 (UL E318181) als Bauteile nur TLW-BB und TLW-B7S; die Übernahme dieses Systems erfordert einen Authorization Letter (Autorisierungsschreiben).

• Anwendbarer Sicherheitspfad — Inhalt：IEC 62368-1 (ITE / AV; bewertet nach Annex J der VDE 40008834 Anlage 200)
• Wählbare Typen — Inhalt：TLW-B, TLW-BB, TLW-B7S, TLW-F (alle vier im Bewertungsumfang nach Annex J aufgeführt)
• Option für hohe Temperaturen — Inhalt：TLW-F (Class F, 155 °C; Annex J + UL 2353 Reinforced; nicht auf der DJ-130-Liste)
• Bedarf an verseiltem Leiter — Inhalt：TLW-B7S (7 Einzeldrähte verseilt, Einzeldraht 0.10–0.30 mm)
• Allgemeiner Drahtdurchmesserbereich — Inhalt：0.10–1.00 mm
• Arbeitsspannung / Spitzenwert / Prüffrequenz — Inhalt：Gemäß Freigabedokument
• Isoliersystem (falls eingetragen) — Inhalt：DJ-130 (UL E318181), Bauteile nur TLW-BB / TLW-B7S, Authorization Letter erforderlich
• Fertigung — Inhalt：Eigenes Werk in Guiren, Tainan, Taiwan; Drahthersteller (kein Handelsunternehmen)

Beim Einsatz werden Typ und Drahtdurchmesserbereich durch das Freigabedokument festgelegt. Für die Auswahl im Einzelfall wenden Sie sich an den Vertrieb.