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Digital Power So lassen sich Stromversorgungssysteme intelligent realisieren

| Autor / Redakteur: Frederike Kahl * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Digitale Regelung ermöglicht das einfache und flexible Design von Stromversorgungssystemen – und dank zahlreicher Funktionen lassen sich Wirkungsgrad, Leistungsdichte und Zuverlässigkeit verbessern.

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Digital Control: besonders nützlich in komplexen Systemen wie in der Medizin- und Lasertechnik, der Automation und in der IT.
Digital Control: besonders nützlich in komplexen Systemen wie in der Medizin- und Lasertechnik, der Automation und in der IT.
(Bild: Neumüller)

Das Internet der Dinge, das die Verknüpfung physischer Gegenstände mit miniaturisierten eingebetteten Computern beschreibt, sowie das rasante Wachstum in der Konsumelektronik, vermehrte Video-Kommunikation und Cloud-basierte Dienste verursachen einen fortwährend steigenden Netzwerk-IP-Datenverkehr und Leistungsbedarf.

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Da die Kosten für das IT-Equipment stetig sinken, steigt der Anteil der Energiekosten an den Gesamtkosten für die Systeme. Zudem setzen gesetzliche Richtlinien immer strengere Rahmenbedingungen, um Geräte umweltfreundlicher zu gestalten.

Durch diese Entwicklung rücken Energieeffizienz und Leistungsdichte der Stromversorgungen immer mehr in den Fokus beim Schaltungsdesign.

Die bausteingetriebene Entwicklung stößt an ihre Grenzen

Bisher war die Weiterentwicklung von Stromversorgungssystemen stark von den Fortschritten auf Halbleiter-Bauelementebene getrieben. So wurde die Effizienz von DC/DC-Wandlern beispielsweise optimiert, indem Schaltverluste und Durchlasswiderstände minimiert und die Wärmeableitung verbessert wurden. Allerdings stößt die Entwicklung auf dieser Ebene an seine Grenzen.

Eine weitere signifikante Verbesserung wird nun über einen Systemansatz erreicht. Entwickler suchen zunehmend nach einem flexibleren, zuverlässigeren und effizienteren Weg, die fortschrittlichen Halbleiterbauelemente zu verknüpfen und allen äußeren Systembedingungen anzupassen. Es besteht also die Herausforderung, Systeme zu entwickeln, die den Wirkungsgrad über den gesamten Lastbereich und unter allen Betriebsbedingungen optimieren. Entsprechend diesem Systemansatz trägt zukünftig adaptives und lastabhängiges Power Management in System-Architekturen zur Erhöhung der Effizienz und der Leistungsdichte bei.

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