FP – Entwurf und Analyse von Entwärmungskonzepten für SELV-Schaltungen

Im Rahmen des Forschungspraktikums soll die Entwärmung von Leistungsschaltern einer diskret ausgeführten Schaltung im Schutzkleinspannungsbereich untersucht werden. Betrachtet werden sollen dabei Möglichkeiten der thermischen Anbindung von Leistungsschaltern über die Leiterplatte (bottom side) und über die Schaltergehäuse (top side). Eingeschränkt wird die Betrachtung auf diskrete Schalter, welche eine thermische Anbindung durch eine entsprechende Fläche, bspw. ein metallenes Pad, vorsehen. Diese Pads zur Entwärmung sind innerhalb des Schalters elektrisch mit Drain oder Source verbunden und müssen daher gegen den externen Kühlkörper isoliert werden. Für den Wärmeübergang wird erwartet, dass ein direktes Anpressen des Kühlkörpers optimal wäre. Daher ist zu untersuchen, wie weit Aufbau- und Verbindungstechnik, unter Berücksichtigung der Toleranzketten, genutzt werden kann, um dem Zielkonflikt zwischen Isolationsspalt und thermischer Anbindung zu begegnen. Dazu wird eine Bestandsaufnahme von Entwärmungskonzepten diskreter Schalter als Recherche durchgeführt und ein Berechnungsmodell in Abhängigkeit von Aufbautoleranzen aufgestellt. Auf Basis der thermischen Berechnungen wird eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, zur Identifikation thermischer Beitragsleister. Anschließend soll eine Hardwaredemonstration entworfen und aufgebaut werden, an welcher Tests zur Validierung getroffener Aussagen durchgeführt werden.

Bearbeiter: Maxime Eder

Betreuer: Raphael Chacon (Ceus), Kilian Gosses

Für Studienfächer: EEI

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März