Stromversorgung Mit Smart Power lässt sich alles »smart« machen

Aktuelle technische Trends und Innovationen, die künftig die Elektronikbranche und die Halbleiterhersteller prägen.

Bereits heute bestehen die zentralen Elemente zur Steuerung von elektrischen Energieflüssen aus Halbleitern. Dr. Ahmad Bahai, Technikchef bei Texas Instruments und Direktor des TI Corporate Research, Kilby Labs, sieht drei Trends zur »intelligenten« Stromversorgung.

Halbleiter tragen heute immer mehr zur Schaffung eines effizienteren Ökosystems für elektrische Energie bei, dass von der Erzeugung, Umwandlung und Verteilung bis zur Speicherung und Nutzung reicht. Bis zum Jahr 2030 sollen nicht weniger als 80 % der elektrischen Energie in den USA durch Halbleiterbausteine fließen [1].

Die Bezeichnung „smart“ wird im Bereich Stromversorgung  schon lange und häufig verwendet – Begriffe wie Smart Grid , Smart Meter und Smart Inverter sind nur einige Beispiele. Sichtbar wird der wachsende Trend in Richtung „smart“‘ auch an der Omnipräsenz der Halbleiterbausteine im Bereich der alternativen Energien, in der nächsten Elektronik-Generation für elektronische Transformatoren, in elektronischen Verbrauchszählern sowie in vielen anderen Anwendungen.

Der Begriff Smart Power hat in den letzten zwanzig Jahren einen Bedeutungswandel erfahren. Ursprünglich meinte man damit jede Aktion, die ein Schaltregler-IC auf eine bestimmte Situation hin automatisch ausführte. Heute versteht man darunter einen wesentlich höheren Grad an Informationsverarbeitung auf Seiten des Schaltregler-ICs oder Leistungswandlermoduls und denkt dabei eher an ein aus Erfassen, Bewerten und Agieren zusammengesetztes Verhalten. Vielleicht haben Sie es schon in ihrem eigenen Bereich registriert, dass moderne Ladegeräte kleiner geworden sind und selbstgesteuert agieren. Das Laden erfolgt schneller, mit höherem Wirkungsgrad und ohne die Akkulebensdauer zu beeinträchtigen. Solche Ladegeräte geben abgestimmt auf die Anforderungen des Gerätes ein Optimum an Leistung ab und schalten sich bei Nichtgebrauch ab.

Moderne Schaltregler-ICs kommunizieren, berücksichtigen die Last und die Betriebsart, variieren ihre Parameter dynamisch im Interesse optimaler Leistungsfähigkeit und nutzen hochkarätige Signalverarbeitungsalgorithmen. Dies unterscheidet sie grundlegend von traditionellen Leistungswandlermodulen, die in der Vergangenheit als isolierte Einheiten ein Gerät mit Spannung und Strom versorgen.