BA – Untersuchungen zu eingangsseitig seriell verschalteten resonanten Gegentaktwandlern

Um Gleichspannungswandler bei sehr hoher Schaltfrequenz (>3 MHz) effizient betreiben zu können, werden in vielen der eingesetzten Schaltungstopologien die Ausgangskapazitäten der Leistungstransistoren in einen Resonanzkreis integriert. So können jegliche Schaltvorgänge spannungsfrei mit vernachlässigbar kleinen Schaltverlusten erfolgen. Dieser Ansatz bringt jedoch auch mit sich, dass die Spannungsbelastung der Leistungstransistoren einem Vielfachen der Eingangsspannung entspricht. Bei Verwendung von GaN-Schaltern der Spannungsklasse 650 V bedeutet das in der Praxis eine Beschränkung der maximal zulässigen Eingangsspannung auf unter 150 V.

Zur Erschließung von Anwendungen höherer Eingangsspannung sollen mehrere resonante Gegentaktwandler in ISOP-Verschaltung (eng: Input-Series and Output-Parallel) betrieben werden. Die zentrale Herausforderung eingangsseitig in Serie geschalteter Spannungswandler besteht in einer symmetrischen Leistungsaufnahme der eingesetzten Teilwandler, welche zwingend erforderlich ist, um die gleichmäßige Aufteilung der Eingangsspannung auf die einzelnen Teilwandler zu gewährleisten.

Gegenstand dieser Arbeit ist es, eine Schaltung zur dezentral geregelten Balancierung der Eingangsspannungen zu entwickeln und messtechnisch zu erproben. Darüber hinaus soll ein modulares, an das LEGO-Prinzip angelehntes Gehäusekonzept für die Teilwandler entwickelt und auskonstruiert werden, unter Beachtung aller erforderlichen Schnittstellen.

Bearbeiter: Mark Wester

Betreuer: Nikolai Weitz

Für Studienfächer: EEI

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März