Schaltnetzteil Forscher entwickeln neues Netzteil für längere Gerätelebensdauer

Forscher des KIT haben ein neues Netzteil entwickelt, das wesentlich weniger fehleranfällig als herkömmliche Netzteile ist. Möglich macht das ein digitales Regelungsverfahren.

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KIT Karlsruher Institut für Technologie

Die meisten Elektrogeräte benötigen Gleichstrom, während aus der Steckdose Wechselstrom kommt – als Konsequenz braucht es ein Schaltnetzteil, das den Wechsel- in Gleichstrom umwandelt. Von Smartphone über Laptop, LED-Leuchte, Ladestation für E-Autos bis Waschmaschine sind heutzutage Schaltnetzteile allgegenwärtig. Das Problem dabei: Die Netzteile sind fehleranfällig, was auch die Lebensdauer der Endgeräte verkürzt. Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben jetzt ein deutlich langlebigeres Netzteil entwickelt.

Herkömmliche Netzteile sind klein, aber fehleranfällig

Das Problem an heute verbreiteten Schaltnetzteile ist, dass sie durch die verbauten Elektrolytkondensatoren zwar leicht und kompakt sind, aber auch fehleranfällig werden. Wesentlich langlebiger wären Folienkondensatoren. Diese brauchen aber bis zu zehnmal mehr Platz. Den Wissenschaftlern des Lichttechnischen Instituts (LTI) am KIT ist es jetzt gelungen, ein digitales Regelungsverfahren zu entwickelt, mit dem Folienkondensatoren eingesetzt werden können – bei nur leicht gesteigertem Platzbedarf.

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Das Regelungsverfahren, das auf einem im Netzteil eingebauten Mikroprozessor läuft, erkennt störende Umgebungseinflüsse, sodass beispielsweise höhere Spannungsschwankungen ausgeglichen werden können. Dadurch sind Speicherkondensatoren mit geringerer Kapazität ausreichend. Die Vorteile fasst Michael Heidinger vom LTI zusammen: „Die Verwendung dieser Folienkondensatoren eliminiert die Hauptausfallursache von Netzgeräten, die Elektrolytkondensatoren. Dies kann je nach Design die Betriebsdauer verdreifachen.“ Das Ergebnis sei ein viel geringerer Wartungsaufwand. „Ein großer Vorteil vor allem an Stellen, bei denen es auf höchste Zuverlässigkeit ankommt, wie in der Luftfahrt, bei Elektroautos oder industriellen Anwendungen.“

Leistungsstarke Mikroprozessoren digitalisieren Netzteile

Möglich sei diese Technologie erst mit der Verbreitung von sehr leistungsstarken Mikroprozessoren geworden, erklärt Heidinger. „Man kann die Digitalisierung der Netzteile mit dem Technologiesprung von der analogen zur digitalen Fotografie vergleichen.“ Die Technologie bringt weitere Vorteile der Digitalisierung, wie die Fähigkeit zur Fernwartung und die damit verbundene Integration in das Internet of Things.

Die Forscher suchen jetzt Industriepartner, die basierend auf dem existierenden Prototypen für ihre Anwendung passende Netzteile konzipieren.

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