Folienkondensatoren machen Schaltnetzteile zuverlässiger

6. Mai 2019, 10:35 Uhr
Das am KIT entwickelte Schaltnetzteil kommt mit Folienkondensatoren am Eingang aus. Bild: Markus Breig, KIT
Das am KIT entwickelte Schaltnetzteil kommt mit Folienkondensatoren am Eingang aus. Bild: Markus Breig, KIT
Wissenschaftler des KIT haben ein neues Steuerungsverfahren für Schaltnetzteile entwickelt, das den Ersatz von Pufferelkos durch kleinere Folienkondensatoren ermöglicht, was die Lebensdauer deutlich erhöht

Die heute überall verbreiteten, Platz und Energie sparenden Schaltnetzteile sind leicht und kompakt, wegen der im Eingangskreis als Energiepuffer verbauten Elektrolytkondensatoren aber auch fehleranfälliger als möglich. Wesentlich langlebiger wären Folienkondensatoren. Diese brauchen aber bei vergleichbarer Kapazität bis zu zehnmal mehr Platz. Wissenschaftler des LTI (Lichttechnisches Institut) am KIT (Karlsruher Institut für Technologie) haben jetzt ein mikrocontroller-gesteuertes Regelungsverfahren entwickelt, welches mit kleineren Pufferkapazitäten auskommt. Dies wiederum erlaubt bei nur leicht gesteigertem Platzbedarf den Einsatz langlebigerer Folienkondensatoren.

Steuerung per Mikrocontroller

Das Regelungsverfahren ist mit einem im Netzteil eingebauten Mikrocontroller implementiert. Es erkennt beispielsweise höhere Spannungsschwankungen und kann diese ausgleichen. Dadurch sind Speicherkondensatoren mit geringerer Kapazität ausreichend. Die so mögliche Verwendung von Folien- statt Elektrolytkondensatoren eliminiert die Hauptausfallursache von Schaltnetzteilen. Die fehlerfreie Betriebsdauer lässt sich damit in etwa verdreifachen. Von Vorteil ist nicht nur der geringere Wartungsaufwand, sondern die erhöhte Zuverlässigkeit, die z. B. in der Luftfahrt, bei Elektroautos oder industriellen Anwendungen von großer Relevanz ist.

 
Das KIT-Schaltnetzteil mit Folienkondensatoren ist zuverlässiger. Bild: Markus Breig, KIT

Möglich ist diese Maßnahme erst seit der Verfügbarkeit sehr leistungsstarker Mikrocontroller geworden. Die Forscher suchen jetzt Industriepartner, die basierend auf dem entwickelten Konzept Netzteile für die industrielle Herstellung konzipieren.
 
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