Suchen

Weltweit kleinster Stromwandler basiert auf Silizium

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Fünf junge Forscher der Technischen Universität von Dänemark (DTU) haben eine neue Technologie zur Herstellung eines Stromrichters entwickelt, der wie ein kleiner Würfel mit einer Kantenlänge von nur wenigen Millimetern geformt ist.

Firma zum Thema

Der weltweit kleinste Stromwandler: entwickelt von Forschern der Technischen Universität von Dänemark.
Der weltweit kleinste Stromwandler: entwickelt von Forschern der Technischen Universität von Dänemark.
(Bild: dtu.dk, Ahmed Morsi Ammar)

Die Entwicklung zukünftiger Mobiltelefone und Laptops zielt darauf ab, die Größe weiter zu verringern, die Geschwindigkeit zu erhöhen und neue Funktionen hinzuzufügen. Heute ist ein Mobiltelefon nicht mehr nur ein Telefon, sondern ein ganzes Kommunikations- und Unterhaltungszentrum mit Kamera, GPS, Webbrowser, Sensoren, Spielzentrum und vielem mehr. Die Energiequelle für Mobiltelefone ist ein Akku. Die elektronischen Komponenten für die verschiedenen Funktionen im Telefon benötigen jedoch viele verschiedene Spannungen. Ein Stromversorgungssystem muss daher sicherstellen, dass die Batteriespannung in die vielen unterschiedlichen Spannungsbereiche umgewandelt wird. Häufig werden bis zu 15 verschiedene Spannungsbereiche gewandelt wird, wobei jeweils ein eigener Stromwandler erforderlich ist. Diese vielen DC/DC-Wandler nehmen daher viel Platz in Anspruch.

Kleinere Bauformen als Herausforderung

Das Interesse an der Entwicklung kleinerer Wandler ist daher enorm. Die große Herausforderung ist jetzt die Temperatur, denn die kleinen DC/DC-Wandler können sich leicht auf bis zu 80 °C erwärmen, was weder wünschenswert ist, wenn man das Telefon in der Hand hält, noch sicher ist, da es die Gefahr von Kurzschlüssen und Feuer erhöht.

„Für unsere neue Technologie verwenden wir ein Silizium als Basis für die elektrischen Schaltungen im Umrichter. Silizium verhindert die Bildung von sogenannten Hot Spots mit sehr hohen Temperaturen. Unser Umrichter wird eine maximale Temperatur von etwa 45 °C erreichen, und das ist durchaus akzeptabel“, erläutert Yasser Nour, DTU Elektrotechnik, einer der Forscher hinter dem neuen Umrichter. „Silizium hat noch weitere Vorteile, da es in großen Mengen in der Natur vorkommt und somit sowohl nachhaltig als auch kostengünstig einsetzbar ist“.

Auf dem Silizium integrieren die Forscher die verschiedenen aktiven und passiven Komponenten in den Wandler. Dies geschieht durch die Stapelung in dreidimensionalen Schichten – fast wie bei einem 3D-Drucker.

Großes Interesse von Unternehmen

Der Markt für den neuen DC/DC-Wandler ist riesig: Nicht nur in Mobiltelefonen werden diese benötigt, sondern z.B. auch in Laptops, Hörgeräten oder Wearables, die kontinuierlich Daten aus dem Körper oder aus der Umgebung lesen.

„Diese elektronischen Geräte müssen auch in der Lage sein, immer größere Datenmengen schnell zu verarbeiten. Sie benötigen daher mehr Leistung, während sie dennoch so klein wie möglich sein müssen. Hier kommt unsere neue Technologie voll zur Geltung“, freut sich Ahmed Morsi Ammar, der auch an der Entwicklung des Umrichters beteiligt war.

Yasser Nour, Ahmed Morsi Ammar, Pere Llimós Muntal, Dennis Øland Larsen und Hoá Lê Thanh arbeiten derzeit daran, auf Basis des neu entwickelten Wandlers ein eigenes Unternehmen zu gründen. Die ersten potenziellen Kunden haben sich bereits angemeldet und werden in Kürze einen Prüftransformator erhalten, so dass sie die Möglichkeit haben, ihn selbst zu testen.

(ID:45959000)