MA – Entwicklung eines weich-schaltenden Gleichspannungswandlers mit reduzierter Ausgangsstromwelligkeit

Der Einsatz von gekoppelten Spulen ermöglicht die Kompensation oder Verschiebung der Eingangs- oder Ausgangsstromwelligkeit in verschiedenen Schaltungstopologien. Hierfür werden mehrere Wicklungen eines nicht-isolierenden DC/DC-Wandlers auf einen gemeinsamen Kern aufgebracht, wodurch sich der Fluss in einer oder mehreren Wicklungen kompensieren kann. In welcher Form die Kompensation des Flusses erfolgt, hängt vom Aufbau der Spule ab. In einem Tiefsetzsteller kann die Verschiebung der Ausgangsstromwelligkeit genutzt werden, bei glattem Ausgangsstrom die Schaltverluste in der Halbbrücke durch einen BCM-Betrieb zu minimieren.

Ziel dieser Masterarbeit ist es, einen Tiefsetzsteller mit gekoppelter Spule zu entwickeln, aufzubauen und zu untersuchen. Die maximale Eingangsspannung des Tiefsetzstellers soll bis zu 400 V, der Ausgangsstrom bis zu 10 A betragen. Die gekoppelte Spule soll so ausgelegt werden, dass die Stromwelligkeit am Ausgang möglichst gering wird. Die Halbbrücke soll idealerweise aus GaN-Transistoren mit integriertem Treiber aufgebaut werden, weshalb besonderer Fokus auf die Realisierung eines kompakten Zwischenkreises gelegt werden soll. Um dauerhaft im BCM-Betrieb zu bleiben, soll eine dynamische hybride (digital-analoge) Regelung entwickelt und umgesetzt werden.

Bearbeiter: Maximilian Spitz

Betreuer: Raffael Schwanninger, Moritz Bosch

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März