PassThru-Technologie
Mehr aus dem Energiespeichersystem herausholen
Der PassThru-Modus erhöht den Wirkungsgrad und verbessert die elektromagnetische Verträglichkeit in Aufwärts- oder Buck-Boost-Wandlern, denn in diesem Betriebsmodus wird die Last direkt mit der Stromquelle verbunden.
In diesem Artikel werden die Vorteile von Reglern mit »PassThru«-Technologie im Vergleich zu Reglern ohne diese Technologie erläutert, und es wird erklärt, wie der PassThru-Modus die Laufzeit eines Energiespeichersystems und insbesondere die Gesamtbetriebszeit eines Superkondensators verlängern kann.
Die Vorteile einer längeren Batterielaufzeit sind eindeutig: Sie bedeutet eine erweiterte Systemfähigkeit, eine längere Betriebszeit und sinkende Kosten. Das lässt sich typischerweise auf drei Wegen erreichen: mithilfe einer besseren Batterietechnologie, indem bessere Geräte entwickelt werden und mithilfe eines besseren Energiemanagementsystems.
Eine bessere Batterietechnologie umfasst beispielsweise die Auswahl der richtigen Batterie für die jeweilige Anwendung und auch die Entwicklung eines geeigneten Batteriemanagementsystems zur Steuerung des Ladevorgangs, zur Temperaturregelung und zur Minimierung der Verluste. Die Entwicklung besserer Geräte beinhaltet die Berücksichtigung effizienter Hardware-Komponenten und robuster Firmware, denn beide sind notwendig, um ein optimales Gleichgewicht zwischen Funktionalität und Langlebigkeit zu erreichen.
Um den Energieverbrauch intelligent zu optimieren, können neueste Power-Management-Systeme mit KI-basierten Algorithmen, neuere Topologien und effiziente Regelungsmethoden für Wandler – wie PassThru-Modus und Energiesparmodus – genutzt werden.
Superkondensatoren verstehen
Der Einsatz eines zusätzlichen Energiespeichers, z. B. ein Superkondensator, neben Batterien kann in vielen Anwendungsfällen von Vorteil sein. Zum Beispiel ist mit Superkondensatoren ein schnelles Auf- und Entladen für kurze Stromstöße möglich; darüber hinaus wird auch die Batterielaufzeit verlängert und insgesamt eine höhere Systemeffizienz erreicht. Superkondensatoren eignen sich zum Beispiel hervorragend für die schnelle Speicherung von Energie und um Reservestrom zur Verfügung zu stellen. Sie können extremen Temperaturen und Bedingungen standhalten. In Kombination mit Batterien wie z. B. in Elektroautos tragen Superkondensatoren zu einer besseren Leistung und einer längeren Batterielaufzeit bei. Darüber hinaus sind Superkondensatoren besser für die Umwelt.
Bild 1 zeigt, inwieweit sich ein Superkondensator von einer Batterie unterscheidet. Bei gleicher Nennspannung weist der sechszellige 0,1-Ah-Li-Po-Akku die Charakteristik einer Spannungsquelle auf, da der Akku während seines gesamten Betriebs eine relativ stabile Spannung liefert. Im Gegensatz dazu fällt die Spannung bei einem Superkondensator linear ab, wenn Strom von einer 2-Farad-Variante zur Last fließt. Diese lineare Entladungscharakteristik von Superkondensatoren erfordert effizientere Systeme zur Umwandlung ihrer Energie.
Hier kommt ein Abwärtswandler am besten zur Geltung, da er die Ausgangsspannung sauber regeln kann, unabhängig davon, ob die Eingangsspannung unter oder über der eingestellten Ausgangsspannung liegt.
Was ist unter dem PassThru-Modus zu verstehen?
Die PassThru-Technologie stellt ein wichtiges Merkmal für Bausteine mit einem großen Eingangsspannungsbereich dar. Im Vergleich zu herkömmlichen Regelungsansätzen, sprich: Standard-Buck-Boost-Controller, verbessert sich damit der Wirkungsgrad, und die Laufzeit von Energiespeichersystemen wird verlängert.
»Passthrough« bedeutet, dass die Eingangsspannung, sofern sie in einem vordefinierten Spannungsfenster liegt, direkt an den Ausgang weitergeleitet wird, quasi wie bei einem Kurzschluss. Die PassThru-Technologie fungiert als Netzwerk zwischen der Stromquelle, z. B. einem Superkondensator, und der Last und gewährleistet eine Spannungsregelung in einem spezifizierten, akzeptablen Bereich. Sie stellt sicher, dass der Wandler so effizient wie möglich arbeitet, indem er einen direkten Weg von der Stromquelle zur Last bietet. Der PassThru-Modus ist ein wichtiger Faktor, um den optimalen Wirkungsgrad in jedem mit Superkondensatoren betriebenen Gerät zu gewährleisten, da er die Lade-/Entladezyklen des Superkondensators reduziert und die EMI sowie die Gesamtleistung des Geräts verbessert.
Die Lebensdauer eines Energiespeichersystems verlängern
Der PassThru-Modus in einem Buck-Boost-Wandler mit vier Schaltern bietet einen direkten Pfad von der Stromquelle zur Ausgangslast, sobald die Spannung in dem im PassThru-Fenster festgelegten Bereich liegt (Bild 2). Genau dann wird der Eingang direkt an den Ausgang weitergeleitet. Damit verbessert sich der Wirkungsgrad im festgelegten PassThru-Fenster, denn in diesem Modus wird nichts geschaltet, es treten also keine Schaltverluste auf und auch die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert sich.
Der PassThru-Modus in einem Abwärts-/Aufwärtswandler erhöht darüber hinaus die Flexibilität, da damit die Möglichkeit besteht, für die Abwärtsausgangsspannung einen anderen Wert als für die Aufwärtsausgangsspannung einzustellen. Im Gegensatz dazu hat ein typischer Abwärts-/Aufwärtswandler nur eine Nennausgangsspannung. Diese Eigenschaft schützt auch die Last, wenn sich die Eingangsspannung »abnormal« verhält. Der LT8210 verfügt über den PassThru-Modus und ist damit der einzige Abwärts-/Aufwärtsregler am Markt mit dieser Fähigkeit.
- Mehr aus dem Energiespeichersystem herausholen
- Der Wirkungsgrad erhöht sich um mindestens 5 Prozent
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