Hersteller Traco Power

Künftige SiC und GaN-Leistungsschalter haben das Potenzial, in vielen Anwendungsbereichen enorme Fortschritte zu bewirken – angefangen bei der Erzeugung immer größerer Mengen erneuerbarer Energie bis hin zum Elektrofahrzeug. Um von den Vorteilen dieser Bauelemente zu profitieren, ist die Entwicklung wesentlich leistungsfähigerer Systeme zum Treiben von Schaltern notwendig. Die eigentliche schaltorientierte Betrachtungsweise wandelt sich zu einem deutlich umfassenderen Systemlösungskonzept.

Leistungswandlerentwicklungen bewegen sich von reinen Silizium-IGBTs über eine Vielzahl von Anwendungen hin zum SiC- und GaN-Schalter. Manche Marktsegmente, beispielsweise Motorumrichter, setzen aktuelle Technologien schleppender ein als andere, während Märkte wie Solar-Inverter und Antriebsumrichter für Elektrofahrzeuge (Electric Vehicle Traction Inverter) und Ladeequipment eine Schlüsselrolle bei Innovationen spielen. Für den Solarmarkt wird für die nächsten fünf Jahre ein sehr positives durchschnittliches jährliches Wachstum (CAGR) von 10 % prognostiziert, während die Preise für PV-Systeme Prognosen zufolge um weitere 20 % sinken sollen.

Wie Sie den passenden DC/DC-Wandler auswählen

Auswahl an DC/DC-Wandlern: Verschiedene DC/DC-Module aus dem Produktsortiment von Traco Power.
Auswahl an DC/DC-Wandlern: Verschiedene DC/DC-Module aus dem Produktsortiment von Traco Power. (Bild: Traco Power)

Mit den richtigen Vorüberlegungen, fachgerechten Messungen und den Herstellerangaben sollte es für Entwickler kein Problem sein, den richtigen DC/DC-Wandlers für die jeweilige Anwendung zu finden.

Ein unter Autobesitzern immer wieder gern diskutiertes Thema sind die Verbrauchswerte ihrer fahrbaren Untersätze. Manche sprechen schon von Irreführung der Verbraucher, wenn das Auto ein bis zwei Liter mehr verbraucht, als die Hersteller angeben.

Aber ist das tatsächlich Betrug am Kunden? Oder sind wir da in einem Bereich, der in der Elektronikentwicklung schon lange bekannt ist, nämlich, dass sich Laborwerte und Istwerte unterscheiden? Wie kommt es dazu? Stimmen die Angaben tatsächlich nicht, oder gibt es Punkte die zu beachten sind, sobald ein AC/DC-Netzteil oder ein DC/DC-Wandler in einer Schaltung eingesetzt ist?
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Bild 3: Korrektes Anlegen der Mess-Spitzen an einem DC/DC Wandler mit Pins.
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Schließlich sollte jedem klar sein, dass ein Auto auf einer definierten Teststrecke ohne viel Gewicht weniger verbraucht, als voll beladen mit einer vierköpfigen Familie den nächsten Alpenpass hoch.
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Ein Auto kauft man im Regelfall nach den persönlichen Bedürfnissen bzw. dem Budget entsprechend. Doch wie wählt man nun die passenden Komponenten für die Stromversorgung aus?

Zuerst einmal sollte man die Anforderungen an die jeweilige Stromversorgung definieren. Dabei stellen sich vorab schon einige Fragen, die als trivial bezeichnet werden können.
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Prinzipiell möchte man für eine Applikation die Eingangsspannung auf ein neues Potenzial bringen, wobei sich die folgende Fragen stellen:

Soll dieses getrennt sein oder nicht?
Welchen Ein- und/oder Ausgangsspannungsbereich hat und benötigt man bei welchem Ausgangsstrom?
Für welche Bauform habe ich Platz bzw. geben andere Komponenten auf der Platine schon etwas vor?
Für welches Endprodukt wird die Schaltung benötigt?
Auf welche Normen ist zu achten (Industrie, Bahn oder Medizin)?
In welchen Umgebungsbedingungen wird die Anwendung eingesetzt?
Wie zuverlässig soll/oder muss die ganze Schaltung sowie die gesamte Applikation sein?

Ein Porsche 911 ist ein tolles Auto, aber für eine Expedition durch den Dschungel Südamerikas wohl denkbar ungeeignet. Ein Allrad-Geländewagen wird da wohl die bessere Wahl sein. Aber so einfach wie mit dem passenden Fahrzeug ist es bei der Wahl der Stromversorgung leider nicht immer.

Sind die Standardfragen geklärt, kommen wir zu den Aspekten, die wir in diesem Beitrag noch etwas näher betrachtet wollen:

1. Wie messe ich korrekt und vermeide Messfehler?

2. Wie gehe ich mit der Restwelligkeit (Ripple & Noise) um?

3. Was passiert beim Einschaltstromstoß?

4. Was ist bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) zu beachten?

Schaut man beispielsweise ins Produktportfolio eines Herstellers wie Traco Power aus der Schweiz, wird man über 25 DC/DC-Wandlerserien im Leistungsbereich um drei Watt finden. Da gibt es dann die TVN-Serie mit extrem geringen Ripple & Noise oder THM mit Medizinzulassungen. Open-Frame-Varianten oder die TMR-WIR-Serie mit einer Isolation von 3000 VDC und der Zulassung für den Bahnbereich – also jede Menge Möglichkeiten.

Wir hätten wohl alle gerne einen Wandler, der die benötigten Anforderungen direkt erfüllt – eine fertige Lösung. Aber der Regelfall bedeutet mehr Aufwand, da die Anforderungen vielleicht mehr als einen Wandler erfordern, oder eine Zusatzbeschaltung, um die gewünschten Werte zu erhalten.