Startseite > Smarter World > Effizient schalten und walten

Schaltregler-Effizienz

Effizient schalten und walten

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

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Faustregeln für Wandlereffizienz

Zwar muss man beim Aufstellen von vermeintlich allgemein gültigen Regeln etwas aufpassen, aber einige Daumenregeln gibt es doch. Die Experten betonen dabei allerdings unterschiedliche Aspekte, was auch zeigt, dass Bauernregeln nicht in Stein gemeißelt sind und vor allem nicht allzu stur zur Anwendung kommen sollten.

Werner Berns:

Hohe Spannung bei geringem Strom ist immer gut.
Generell steigt der Wirkungsgrad, wenn der Unterschied zwischen Ein- und Ausgangsspannung sinkt.
Die Spule darf nie in Sättigung geraten, auch nicht in der Spitze. Das treibt die Verluste rasch nach oben. Die maximale Stromtragfähigkeit des Wandlers soll deshalb nicht mehr als 20 bis 30 Prozent des Sättigungsstromes betragen.
Wenn die Verluste in beiden MOSFETs etwa gleich hoch sind, ist man meist dem Optimum nahe. Er warnt aber zugleich vor Verallgemeinerungen und falschen Schlussfolgerungen: Man ermittelt die Verluste über Messung der Temperatur. Wenn aber beide MOSFETs thermisch eng gekoppelt sind, wird das schwierig. Und man darf auch nicht einfach schlussfolgern, dass die Effizienz per se steigt, wenn der MOSFET kühler wird.
Für den High-Side-MOSFET ist die Gate-Kapazität eine wichtige Einflussgröße. Für den Low-Side-MOSFET ist es eher der Durchlasswiderstand.

Miro Adzan:

Es spielt für die Wandlereffizienz auch eine Rolle, ob man synchrone oder asynchrone Wandler einsetzt. Für kleine Ströme und Spannungsunterschiede reicht aber im allgemeinen eine asynchrone Bauart.
Wenn die Spule sich im Betrieb um 40 K erhitzt, ist das schon ein guter Wert. 20 K sind besser, aber teurer. Noch geringer ist meistens viel zu teuer.
Meist ist die Wandlereffizienz bei Volllast nicht der beste Wert, den der Wandler zu bieten hat. Auch hier muss man an die Applikation denken.
Wenn die dynamischen Verluste und die ohmschen Verluste im MOSFET sich die Waage halten, ist man dem Optimum meistens nahe.

Dr. Hendrik Ahlendorf:

Man darf sich nie überrumpeln lassen!
Buck/Boost bedeutet immer einen Kompromiss bei der Effizienz. Und man kann Buck&Boost auch nicht gut miteinander vergleichen.
Die 1:1-Regel für die Aufteilung der Verluste gilt nur, wenn Ein- und Ausgangsspannung nicht stark differieren.
Wichtig ist es, die verfügbare Spannung immer gut auszunutzen: z.B. bei einer LED-Kette, die 11 V Flussspannung benötigt, möglichst eine Quelle mit 12 V bereit stellen.
Das Effizienz-Optimum hängt immer von der Anwendung ab. Ein einfaches Beispiel hierfür könnte sein: Der optimale Trafo passt nicht in die Lampe! Oder es gibt eine simple Vorgabe wie: Welcher Ripple ist zulässig?