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Schaltregler-Effizienz

Effizient schalten und walten

2. Mai 2011, 9:32 Uhr | Willem Ongena

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Wo gibt es noch Steigerungspotenzial?

Weil die Technologie sich weiter entwickelt, sind womöglich noch Einsparpotenziale unerschlossen geblieben. Werner Berns hat in dieser Hinsicht gewisse Erwartungen: »Beim Einsatz von GaN-MOSFETs sind noch massive Steigerungen möglich. Hier können wir uns auf viele Produkthighlights gefasst machen.« Und auch in den Bereichen, die nicht der Elektronik zuzuordnen sind, lässt sich noch Sparpotenzial aktivieren. Berns ergänzt: »Weitere Optimierungspotenziale stecken in Gehäuse und Bondwires. Und auch beim Magnetkern gibt es stetige Verbesserungen. Die sind aber nicht wirklich spektakulär.«

Weitere Aspekte

Es gibt übrigens auch noch Systemansätze, die es ermöglichen, die Systemeffizienz zu steigern. Inwiefern diese genutzt werden können, hängt sehr von der Anwendung ab. Schwankt die Last beispielsweise im Tagesverlauf, bietet sich für den Teillastbereich ein Burst-Betrieb an, bei dem der normale Schaltbetrieb nur periodisch und zeitweise stattfindet. In den Schaltpausen geht der Verbrauch gegen 0.

Adzan: »Wir nennen diese Betriebsart auch Eco-Mode. Und sie kann Verluste durchaus um 10 bis 30 Prozent verringern, vor allem im Niedriglastbereich oder im Standby.« Wenn das System für hohe Leistungen ausgelegt ist, kann auch Mehrphasenbetrieb sinnvoll sein. Adzan: »Mann kann dann bei Teillast einfach eine Phase abschalten.«

Dr. Ahlendorf verknüpft die Möglichkeiten gerne mit der Anwendung: »Eine Straßenleuchte ist eine dankbare Applikation. Hier bieten sich oft zweistufige Konzepte an: Erst wandelt man AC/DC, danach kommt ein für LED-Versorgung optimierter Wandler«. Das sieht Adzan auch so: »Nicht nur für Straßenleuchten, sondern auch und vor allem für große dreistellige Leistungen kann ein mehrstufiges Design effizient sein: Die erste Stufe besteht aus AC/DC mit PFC. Dann folgt ein DC/DC-Resonanzwandler als zweite effiziente Stufe.«

Adzan sieht noch andere Techniken: »Auch Valley-Switchíng oder Zero Voltage Switching bringt oft noch einiges. Und wenn man in Sekundärkreis statt einer Gleichrichterdiode einen geschalteten MOSFET als Gleichrichter verwendet, sind die Verluste viel geringer.«

Dr. Ahlendorf sieht auch Verbesserungspotenzial in einem einheitlichen »Specmanship«, von dem die Branche noch weit weg sei. »Alles wird schnell unübersichtlich, weil die diversen Bauteileanbieter nicht nach einem Standard spezifizieren. Datenblattvergleiche sind schwierig, und oft sind Datenblätter Marketing-getrieben.« Die Datenblätter sollten seiner Ansicht nach auch aussagekräftiger werden: »Nur Raumtemperaturangaben reichen schon lange nicht mehr!«

Lücken zwischen Theorie und Praxis

Auch bei Schaltreglern muss man oft die Feststellung machen, dass die Praxis doch etwas anders aussieht als die Theorie. Adzan merkt beispielsweise an: Theoretisch macht es für die Effizienz nichts aus, ob große oder kleine Ströme fließen. In der Praxis aber schon, weil die höhere Stromstärke größere Leitungsquerschnitte erfordert, die oft unpraktisch oder schlicht zu teuer sind. Und für Ströme, die deutlich unterhalb 1 mA sind, wird es ebenfalls schwierig, eine hohe Effizienz zu erreichen. Dr. Ahlendorf merkt dazu an: Ein höherer Strom bedeutet nicht, wie oft angenommen, automatisch eine geringere Effizienz.