Obwohl das Interesse für Permanentmagnet-Synchronmotoren in den letzten zehn Jahren zugenommen hat, ist der 3-Phasen-Asynchronmotor nach wie vor der am häufigsten eingesetzte Elektromotor. Sowohl die direkte Verbindung mit dem 3-Phasen-Stromnetz als auch die Stern- Dreieck-Schaltung arbeiten mit einer festen Frequenz. Frequenzumrichter erlauben dagegen eine Einstellung der Geschwindigkeit und des Stroms. Eine bessere dynamische Reaktion als die einfache skalare Steuerung (U/f-Steuerung) liefert eine Vektorsteuerung (feldorientierte Regelung). Mittlerweile ersetzen zunehmend intelligente Leistungsmodule die diskreten IGBT-Lösungen und ermöglichen damit die Entwicklung kostengünstiger Steuerungen.  mehr ...

Bei Anwendungen mit hoher Leistung steuern üblicherweise Treiber-ICs die MOSFET-Brücken. Entwickler wählen solche Bausteine meist anhand des maximalen Gate-Stroms des MOSFETs aus, der erforderlich ist, um die erwünschte Schaltgeschwindigkeit zu erreichen. Dabei hängt dieser Wert von den Parametern der Ersatzschaltung des MOSFETs und der ausgewählten externen Bauteile wie dem Gate-Widerstand ab. Wie wählt man nun ein Gate-Treiber-IC richtig aus?  mehr ...

Superjunction-Bauelemente haben einen wachsenden Marktanteil bei den Hochvolt-MOSFETs erobert. Für viele Jahre war der Wettbewerb vor allem durch den niedrigsten R_{DS on} pro Siliziumfläche geprägt. Durch die Reduktion aller Bauelementkapazitäten wurden die Bauelemente im Schaltverhalten...  mehr ...

Kleine, bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC – Brush Less DC) setzen sich immer mehr durch, sie verdrängen die mechanisch kommutierten Motoren und sind heute bereits im Consumer-Bereich zu finden. Motoren mit Betriebsspannungen bis zu 50 V und Leistungen zwischen einigen 10 bis wenigen 100 W werden am meisten nachgefragt. Aber wie lassen sich diese Motoren optimal ansteuern?  mehr ...

Angesichts radikaler Verbesserungen des Gütefaktors (FOM, Figure Of Merit) R_DS(on) × Q_sw, der eine Größenordnung besser ist als bei modernsten Siliziumlösungen, versprechen auf Gallium-Nitrid (GaN) basierende Leistungsbausteine eine Revolution...  mehr ...

Gerade im großen Markt für mittlere Leistungen bietet die Leistungselektronik die Chance, die Energieeffizienz deutlich zu erhöhen und damit einen erheblichen Beitrag zur Energieeinsparung zu leisten. Das vorgestellte intelligente 600-V-IGBT-Leistungsmodul mit hoher Integrationsdichte vereinfacht...  mehr ...

Rein auf Strombegrenzung beschränkte Hot-Swap-Controller benötigen großzügig dimensionierte und gekühlte FETs. Denn im Falle eines Kurzschlusses müssen die FETs die maximale Leistung des Netzteils in Wärme umwandeln können...  mehr ...

IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) werden als Halbleiter-Bauelement in der Leistungselektronik immer beliebter, und zwar hauptsächlich wegen ihres riesigen Potentials, unterschiedlichste Anwendungen abdecken zu können. Um die IGBTs noch leistungsfähiger und kostengünstiger...  mehr ...

Der Trend auf dem Elektronikmarkt nach weiterer Erhöhung der Zuverlässigkeit ist auch für die Entwicklung von gelöteten bipolaren Modulen richtungsweisend. Eine neuartige Konstruktion mit weniger Lötverbindungen...  mehr ...

Der Schaltungsaufwand für viele Aktor-Ansteuerungen im Kfz-Bereich ist gering gehalten. Ein einziger Power-FET schaltet eine meist induktive Last ein und aus. Das Schaltungsprinzip ist einfach...  mehr ...

Die weltweite Nachfrage nach elektrischer Energie wächst Jahr für Jahr. Steigende Energiekosten, der CO2-Ausstoß und die begrenzte Verfügbarkeit fossiler Brennstoffe erfordern signifikante Energieeinsparungen. Großes Einsparpotential...  mehr ...

Moderne Haushaltsgeräte müssen heute einen hohen Wirkungsgrad bieten, gleichzeitig zuverlässig arbeiten und dürfen nicht zu teuer sein. Ein zentraler Ansatzpunkt ist die Motoransteuerung in einem Haushaltsgerät, wie der Kompressormotor in Kühl- und Gefriergeräten oder der Motor in Waschmaschinen und Staubsaugern. Optimierte Leistungsmodule erleichtern dem Entwickler von Haushaltsgeräten die Arbeit.  mehr ...

Verschiedenartige geberlose Regelstrategien für Permanentmagnet- Synchronmotoren wurden bereits mit dem Ziel entwickelt, energieeffiziente drehzahlgeregelte Antriebe für kostensensitive Anwendungen zu schaffen. Solange sich der Rotor im Stillstand befindet, ist der Startvorgang unkompliziert. Eine natürlich rotierende Last, wie der träge Ventilator einer Klimaanlage, verkompliziert jedoch den Regelvorgang.  mehr ...

Für die neuesten tragbaren 30-V-Applikationen wurde ein neuer P-Kanal- Trench-Transistor mit einem Pitch von 1 µm entwickelt. Die neue Trench- Struktur bietet einen verbesserten Durchlasswiderstand bei trotzdem sehr guten UIS-Eigenschaften und einer ausgezeichneten Robustheit.  mehr ...

Bis vor wenigen Jahren hatten sie noch den Hauch des Exotischen – viel bestaunt, aber selten genutzt. Doch das hat sich geändert. Die Hochtemperatur- Supraleiter, die keine teure Ultratiefkühlung mit flüssigem Helium mehr brauchen, sind serienreif geworden und finden immer neue Anwendungen.  mehr ...

IGBT-Module bieten bei der Ansteuerung von Wechselstrommotoren vielfältige Vorteile. Inzwischen existieren auch auf diesem Gebiet verschiedene Ansätze, mit denen sich schnell und komfortabel solche Ansteuerungen entwickeln lassen. Dieser Beitrag stellt zwei Arten von Modulen vor und geht näher auf deren Unterschiede ein.  mehr ...

Der synchrone Abwärtswandler hat sich bei der Versorgung moderner ICs mit niederen Spannungen zur Topologie der Wahl entwickelt. Der Synchronbetrieb unter Verwendung von zwei MOSFETs vermeidet die mit einem Standard-Abwärtswandler verbundenen Verluste in der Freilaufdiode. Gleichzeitig ermöglichen die derzeitigen MOSFET-Preise ein kostengünstiges Design. Jedoch müssen Entwickler sorgfältig auf die unterschiedlichen Leistungsanforderungen der beiden MOSFETs achten. Das gilt insbesondere bei geringen CPU-Core-Spannungen, wenn der Buck-Schaltregler mit einem niedrigen Tastverhältnis arbeitet.  mehr ...

Immer leichter, immer effizienter und immer leiser werden die meisten Systeme durch die moderne Leistungselektronik. Viele Innovationen wie Handys, Hybridfahrzeuge oder kompakte geregelte Antriebe wären ohne sie undenkbar. Daher wollen wir Rückblick halten und Entwicklungen der kommenden Jahre aufzeigen.  mehr ...

MOSFETs gehören zu den wichtigsten Bauteilen elektrischer Systeme. Nichtsdestotrotz ist der Systemdesigner angesichts von Neuentwicklungen und Trends in der Fertigungstechnik gezwungen, mit diesen Veränderungen Schritt zu halten, um für das jeweilige Design passende Produkte bestimmen zu können. Im vorliegenden Artikel geht es darum, wie man mithilfe des Datenblatts den richtigen Baustein auswählt.  mehr ...

Leistungs-MOSFETs werden in tragbaren und Funk-Kommunikations-Produkten in großem Umfang für Aufgaben wie Batterieschutz, Power-Management und in Gleichspannungswandlern eingesetzt. In Anwendungen dieser Art stellt der Drain-Source-Widerstand RDSon den wichtigsten Parameter des Leistungs-MOSFET dar. Der neue Trench-Prozess von On Semiconductor wurde vor allem auf niedriges R_DSon getrimmt.  mehr ...

Winzige Kohlenstoff-Nanoröhrchen könnten sich als Nachfolger von Silizium in der Halbleiterindustrie erweisen. Sie verfügen über physikalische Eigenschaften, die sie für den Einsatz in der Mikroelektronik geradezu prädestinieren. Für Elektronik, Robotik, Sensorik und Prozesstechnik sind die Nanoröhrchen gerade deswegen interessant, weil sie bessere Materialeigenschaften zur Verfügung stellen und sich durch Selbstorganisation herstellen lassen. Denkbar sind der Einsatz bei der Chip-Metallisierung (z.B. für Vias), aber auch Alternativen für Displays, komplette elektronische Schaltungen oder diskrete Halbleiter-Bauelemente wie die kürzlich vorgestellten ersten Prototypen von Leistungstransistoren.  mehr ...

Der Aufbau der SEMiX-Module in Niederprofiltechnik unterscheidet sich von anderen IGBT-Modulen hinsichtlich der eingesetzten Hilfskontakt-Technologie: Alle Hilfskontakte sind als Federkontakte ausgeführt. Dieser Artikel vergleicht das Schaltverhalten der eingesetzten Spiralfedern mit gelöteten Stiftkontakten und untersucht den Einfluss der unterschiedlichen Anordnung von Suppressor-dioden als Klemmdioden zwischen Gate und Emitter. Verschiedene Positionierungsvarianten der Emitter-Hilfskontakte werden ebenso diskutiert wie ihr Einfluss auf Schaltverluste und das Kurzschlussverhalten.  mehr ...

Zur Trennung eines Signalpfades werden in der Leistungselektronik üblicher-weise diskrete Transformatoren, Optokoppler oder monolithische Pegel-umsetzer eingesetzt. Mit der „Coreless Transformer“-Technologie steht dem Entwickler nun ein neues Bauelement zur Verfügung, das sich als ernsthafte Alternative – speziell in Applikationen für den kleinen bis mittleren Leistungsbereich – einsetzen lässt.  mehr ...

Leistungselektronik kommt häufig bei leistungsarmen Gleichstrom-Motorsteuerungen zum Einsatz. Die Elektronik einer Motorsteuerung muss in der Lage sein, den Motor unter hoher Last zu starten, aber im blockierten Zustand und bei Kurzschlüssen muss sie auch die Schaltkreise schützen. Das ist einfacher gesagt als getan und erfordert häufig ausgeklügelte Lösungen.  mehr ...

Ein für die Fahrzeugelektronik geeigneter, programmierbarer Low-Side-MOSFET-Vortreiber mit sechs Kanälen steuert und schützt N-Kanal-Logic-Level-MOSFETs. Der NCV7513 wird über eine Schnittstelle direkt mit einem Mikrocontroller verbunden.  mehr ...

Dass Isolation etwas Großartiges sein kann, wussten schon die alten Briten. Auch in der Elektronik müssen Bereiche mit verschiedenen Spannungslagen voneinander isoliert werden. Um das Übersprechen und die Effekte parasitärer Halbleiterstrukturen zu minimieren, gibt es nun eine selbst isolierende Struktur.  mehr ...

Leistungselektronische Module, die eine Vielzahl von Leistungsfunktionen effizient und kostengünstig in einem Subsystem zusammenfassen, erleichtern den System-Herstellern die Entwicklung ihrer Geräte zu niedrigeren Kosten bei höherem Wirkungsgrad und helfen gleichzeitig, die Geräte früher auf den Markt zu bringen.  mehr ...

Leuchtstofflampen benötigen elektronische Vorschaltgeräte, die früher oft eine aufwändige Schaltung besaßen und mit wenig Features aufwarten konnten. Dieser Beitrag beschreibt, wie moderne Lamp-Ballast-Controller in solchen Vorschaltgeräten arbeiten. Beispielsweise gewährleisten sie durch den spezifischen Startprozess eine lange Lebensdauer moderner T4- und T5-Lampen und sie können deren Betriebsverhalten intensiver überwachen.  mehr ...

Die „Smart IGBT“-Technologie von STMicroelectronics kombiniert einen vertikalen IGBT mit einem NMOS-Treiber sowie Polysilizium-Dioden und -Widerständen. Damit lassen sich Funktionen wie z.B. Strombegrenzung, Spannungsklemmung sowie Schutz vor Überhitzung und Schäden durch elektrostatische Entladungen in den Leistungstransistor implementieren. Das Grundkonzept dieser Technologie – die Herstellung des Leistungs-transistors und der Steuerungsfunktionen mit ein und demselben Prozess – bietet sich für zahlreiche Leistungs-Halbleiterbauelemente an.  mehr ...

Von Haushaltsgeräten bis zu Klimaanlagen setzen immer mehr Systemhersteller auf drehzahlgeregelte Antriebe mit hohem Wirkungsgrad. Die Implementierung von drehzahlgeregelten Antriebslösungen ist allerdings keine banale Aufgabe und erfordert eine komplexe Schaltungstechnik. Hier hilft die moderne Leistungselektronik mit hochintegrierten, schlüsselfertigen Mixed-Signal-Lösungen bei der Realisierung, ohne dass die System-Entwickler zu tief in die Materie einsteigen müssen.  mehr ...

Gerade in der Konsumelektronik kann ein Cent hin oder her bei den Materialkosten über den Erfolg eines Produktes entscheiden. Doch wo lässt sich etwas einsparen? Eine Möglichkeit besteht darin, in der Akkuladeschaltung den relativ teuren MOSFET durch einen kostengünstigen Bipolartransistor mit niedriger Sättigungsspannung zu ersetzen.  mehr ...

Um die Richtlinien der „Restriction of use of Hazardous Substances“ (RoHS) und „Waste Electronic and Electrical Equipment“ (WEEE) zu erfüllen, werden die bleihaltigen Lote auf Platinenebene durch bleifreie Lote ersetzt. Der höhere Schmelzbereich dieser bleifreien Lote bedeutet erhöhten thermischen Lötstress auf die elektronischen Bauteile. Dafür benötigt man ein neues Gehäuse.  mehr ...