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Leistungselektronik
Bild: kentoh - Fotolia.com
Schnelleres Leistungsstufendesign
Intelligentere Webtools vereinfachen Stromversorgungsentwicklung
Die jüngsten Online-Design-Tools mit hochentwickelten Thermo- und Frequenzanalysen ermöglichen die Verwendung
modernster Leistungshalbleitertechnologien, um so zu geringeren Abmessungen und Kosten bei gleichzeitig
erhöhter Effizienz und Zuverlässigkeit zu kommen.
Autor: Steve Clemente
In jüngerer Zeit wurde der typische Produktentwicklungszyklus
kürzer, während die Produktangebote der Unternehmen
zahlreicher und stärker auf die eine oder andere Anwendung
zugeschnitten wurden. Die Entwicklungsteams von heute
müssen zudem einen zunehmenden Teil ihrer Ressourcen den
Compliance-Problemen widmen. Diese zusätzlichen Anforderungen
gehen häufig zulasten des Endstufen-Designs, das sowohl elektrische
als auch thermomechanische Probleme umfasst und oft
arbeitsintensive Arbeiten im Labor notwendig macht.
Anwendungsorientierte Tools
Nachdem ihnen keine Möglichkeiten zur Verfügung stehen,
neue Entwicklungen unter Einsatz der modernsten Leistungsbausteine
zu evaluieren, können die Entwickler in Versuchung geraten,
weiterhin mit einer bekannten und qualifizierten Lösung unter
Verwendung älterer und weniger effizienter Bausteine zu arbeiten.
Das kann sich aber nachteilig auf das Endprodukt auswirken,
weil beispielsweise ein relativ großer und teurer Kühlkörper erforderlich
ist, der bei Einsatz eines neueren Designs auf Basis modernerer
Leistungshalbleitertechnologien kleiner ausgeführt werden
oder sogar entfallen könnte.
Online-Design-Tools haben das Potenzial, zur Beschleunigung
der Leistungsstufen-Entwicklung beizutragen, jedoch ist eine
grundsätzliche Web-basierte Bauteilauswahl nur von begrenztem
Wert. Ein typisches Beispiel, wie in Bild 1 dargestellt, führt zwar
eine Reihe von Schlüsselparametern auf, aber die Wärmeumgebung
oder die Betriebsfrequenz finden keinerlei Beachtung.
IR's Web-basiertes Tool bietet einen wertvollen Fortschritt, denn
es ermöglicht die Analyse kritischer Anwendungsparameter wie
Temperatur und Frequenz. In den ursprünglichen Versionen berechnete
ein Prozessor im Hintergrund die Sperrschichttemperatur
im Betrieb unter einer Reihe von Betriebsbedingungen, die
zwar einfach, aber repräsentativ waren. Das jüngste Release
schließt die Lücke zwischen der Wärmeumgebung und dem Baustein
selbst noch mehr; es bietet eine erweiterte Funktionalität, mit
deren Hilfe sowohl der Wärmewiderstand des Kühlkörpers als
auch der Wärmewiderstand der oberflächenmontierten Bauteile in
die Berechnung mit einbezogen wird.
Die Bilder 2 bis 6 zeigen, wie das Tool bei der Entwicklung eines
kleinen Motorantriebs für eine Anwendung wie ein Haushaltsgerät
zur Bewertung mehrerer zur Wahl stehender IGBTs und Design-
Lösungsansätzen beitragen kann.
40 elektronik industrie 05/2013
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