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Call for Papers & Workshops!
Wie komme ich schnell von der Produktidee zum System?
Um diese Frage dreht sich das 1. Markt&Technik Symposium »Schneller Entwickeln« am 18. Oktober 2012 in München.
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Call for Papers!
Am 10. Oktober 2012 veranstaltet das Fachmedium DESIGN&ELEKTRONIK die dritte Ausgabe des Entwicklerforums »Ultra Low Power – Niedrigstenergie-Elektronik entwickeln und versorgen« in München.
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produkte des Jahres
Pfiffige Power-PCBs
Der Leiterplattendesign-Wettbewerb »Pfiffige Power-PCBs« ist zu Ende und die Gewinner ausgezeichnet. Wir stellen Ihnen die Gewinner und ihre Entwicklungen ganz genau vor.
BestEMS
Energiespeicher für USVs
Eine neue Entwicklung auf dem Gebiet Schaltreglerstromversorgungen ermöglicht es, die Standby-Leistungsaufnahme netzbetriebener Geräte auf 0,005 W zu reduzieren, wobei das Gerät weiterhin per Fernbedienung oder einen sonstigen Stimulus aktiviert werden kann.
Erneuerbare Energien sind die Wachstumstreiber schlechthin, doch werden ihre Potentiale noch lange nicht ausgeschöpft. So auch bei der Windenergie: Studien sprechen dieser Form der Energiegewinnung das größte Potential bei den Erneuerbaren Energien zu.
USV-Anlagen, die ohne Akku auskommen? Das Konzept von Active Power sieht stattdessen ein Schwungrad-Energiespeicher vor.
Infos, Eindrücke und neue Produkte - alle Videos rund um die embedded world 2012 in unserer Mediathek.
Energiegewinnung aus der Umwelt oder durch die Bewegung oder die -Physiologie von Lebewesen wird unter dem Begriff Energy Harvesting geführt. Welche Techniken in Form von entsprechenden Harvesting-Elementen am Markt verfügbar sind und für welche Einsatzgebiete sie sich eignen, wird in diesem Beitrag behandelt.
Event 1
Am 4.-5. Juli 2012 findet in München der 1. Elektronik wireless power congress statt. Das Programm konzentriert u.a. auf die Themen: Qi-Standard, Übertrager-, Koppler- und Antennendesign, Schaltungstechnik, Übertragungsverfahren und Kopplung, Datenübertragung und Authentifizierung und mehr.
Energieautarkie im Kleinen. Der 1. Elektronik energy harvesting congress zeigt Entwicklern und industriellen Anwendern worauf es ankommt, wenn ein System ohne Netzstromversorgung auskommen soll.
Auf dem 3. Elektronik digital power congress am 4. und 5. Juli 2012 in München dreht sich alles um digitales Powermanagement und die digitale Regelung von Leistungswandlern.
power blog
Aktuelle Kommentare, Meinungen und Infos zur Energieeffizienz, Regularien und Ökodesign lesen Sie in unserem Power-Blog.
Marktübersichten Power
Netzteile bei geringer Last
5 Praxis-Tipps für niedrigere Verluste
Ein hoher Wirkungsgrad von Netzteilen bei Vollast ist eigentlich kein Problem. Schwieriger wird es, die Verluste bei geringer Last zu reduzieren. Einige Schaltungsvorschläge, mit denen man bei einem Sperrwandler-Netzteil auch die letzten Milliwatt an Verlustleistung beseitigen kann.
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Für den Entwickler ist es mitunter eine ziemliche Herausforderung, die geltenden Vorgaben zur Energieeffizienz von Stromversorgungen einzuhalten. Es ist schon schwer genug, sich immer über die genauen Anforderungen im Klaren zu sein angesichts einer unüberschaubaren Zahl von Initiativen und Richtlinien, die sich je nach Gerätekategorie, Leistung und zuständiger Behörde unterscheiden.
Beispiele hierfür sind die Energy-Star-Norm, die Vorgaben der kalifornischen Energiekommission oder die EU-Standby-Verordnung – um nur einige zu nennen. Schon nach kurzer Beschäftigung mit diesen Energiespar-Initiativen wird deutlich, dass für den Entwickler von Stromversorgungen eine der größten Herausforderungen darin besteht, die Energieverluste bei geringen Lasten oder im Leerlaufbetrieb zu minimieren.
Tipp 1: Auswahl eines „grünen“ Controllers
Der Controller-Chip ist gewissermaßen das „Gehirn“ der Stromversorgung. Die meisten Vorgaben zur Standby-Energieeffizienz lassen sich bereits durch die Auswahl eines solchen Bausteins erfüllen, der speziell darauf ausgelegt ist, die Verlustleistung bei geringer Last zu reduzieren.
Erfreulicherweise haben die Hersteller von Controller-Chips für Stromversorgungen bereits auf die wachsende Nachfrage nach effizienteren Bausteinen reagiert und eine neue Generation von Green-Mode-Controllern eingeführt. Die meisten dieser Green-Mode-Sperrwandler-Controller sind stromgesteuert, d.h., ihre Steuersignale enthalten Informationen zur Last am Ausgang des Netzteils.
Bei geringer Last gehen die Controller in einen Burst-Modus. In dieser Betriebsart wechseln die Controller zwischen den Zuständen Ein und Aus. In der Aus-Phase geht der Controller gewissermaßen in den Ruhezustand, und die Leistungskomponenten der Stromversorgung bleiben inaktiv (kein Schalten). Da im Aus-Zustand kein Strom übertragen wird, beginnt die Ausgangsspannung abzufallen. Der Green-Mode-Controller überwacht die Ausgangsspannung und wechselt schließlich in den Ein-Zustand, um das Spannungsniveau wieder anzuheben.
Energieverluste treten dabei hauptsächlich während des Ein-Zustands auf, so dass der Ein-Aus- Zyklus einen erheblichen Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad hat. Der Ein-Zustand dauert typischerweise einige hundert μs. Die Dauer des Aus-Zustands richtet sich nach der Last und kann bei extrem niedrigen Lasten im zweistelligen ms-Bereich liegen.
Ein Nebeneffekt des Burst-Betriebs besteht darin, dass es am Ausgang zu einer zusätzlichen niederfrequenten Brummspannung kommt. Im Ein-Zustand enthält die Ausgangsspannung die typischen Wechselstromanteile, die mit normalen Schaltvorgängen im Netzteil einhergehen. Diese werden jedoch noch durch zusätzliche Wechselstromanteile in der Burst-Frequenz überlagert. Dieses Verhalten ist in Bild 1 dargestellt.
Nachdem die Burst-Frequenz relativ niedrig ist, ist es nicht sinnvoll, sie mithilfe eines LC-Filters zu dämpfen. Stattdessen reduziert man die niederfrequenten Anteile in der Ausgangsspannung am besten dadurch, dass man die Ausgangskapazität erhöht.
Neben einem Burst-Betrieb sind in den meisten Green-Mode-Controllern weitere Energiesparfunktionen implementiert, wie beispielsweise eine verminderte Ruhestromaufnahme. Viele Controller arbeiten mit quasi-resonanten Schaltungen, um den Wirkungsgrad über den gesamten Lastbereich zu verbessern. Quasi-resonante Sperrwandler-Netzteile nutzen die Resonanz, die durch die Streuinduktivität des Transformators sowie durch Parasitärkapazitäten gebildet wird, um den MOSFET mit geringeren Verlusten einzuschalten.
1. Teil: 5 Praxis-Tipps für niedrigere Verluste
2. Teil: Tipp 2: Reduzieren der Verluste in Einschaltwiderständen
3. Teil: Tipp 3: Keine Angst vor Überschwingern
4. Teil: Tipp 4 und 5
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Wolfgang Hascher, Elektronik |
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