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Wien (tu) - Infineon zeichnet Mathias Blank von der TU Wien für eine höchst erfolgreiche Kooperation
aus: Er hat ein Konzept entwickelt, das elektronische Störungen beim Einschalten von Geräten verhindert.
Es kracht im Lautsprecher – seltsame Störgeräusche aus dem Radio kündigen an, dass gleich das Handy
läuten wird. Elektronische Bauteile können einander unangenehm beeinflussen, durch elektromagnetische
Störungen. Für empfindliche Elektronik, beispielsweise im Auto, ist das ein Problem. Die Bordcomputer
sollen schließlich nicht beeinträchtigt werden, wenn man Lichter oder Scheibenwischer einschaltet. Mathias
Blank vom Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik (ACIN) der TU Wien entwickelte in einem Forschungsprojekt
mit der Firma Infineon und dem Kompetenzzentrum Automobil- und Industrieelektronik (K-AI) eine Lösung: Ein
intelligenter Schalter passt den Einschaltvorgang so an, dass Störungen und die Verlustleistung gleichzeitig
minimiert werden. Die digitale Steuerung lässt sich in einem kleinen, kostengünstigen Chip einbauen.
Sanft und doch schnell
„Wenn sich beim Ein- bzw. Ausschalten der zeitliche Verlauf des Stromes zu abrupt ändert, dann kommt es leicht
zu unerwünschten Effekten“, erklärt Mathias Blank. Viel besser ist es, wenn der Einschaltprozess durch
eine gezielte Regelung glatter gestaltet wird und man den Strom in einem kurzen Zeitfenster von wenigen Mikrosekunden
kontrolliert ansteigen lässt, bis der Schaltvorgang abgeschlossen ist.
Im Leistungsschalter wird ein starker Laststrom mit Hilfe eines schwachen Steuerstrom-Signals kontrolliert. Der
Ein- und Ausschaltprozess wird durch ein Steuerstrom-Signal beeinflusst. Dieses Signal wird von Schaltvorgang zu
Schaltvorgang adaptiert, um schließlich das gewünschte Schaltverhalten zu erreichen. Dabei ist die Regelung
so konzipiert, dass die dabei entstehende Verlustleistung möglichst gering gehalten wird.
Einen solchen Verlauf kann man aber nicht so einfach vorgeben. „Wie der Einschaltprozess verläuft, hängt
ganz entscheidend von der elektrischen Last ab, die angesteuert werden muss“, sagt Mathias Blank. Ob der Schalter
eine Motorkühlung oder eine Glühlampe betätigt, kann einen großen Unterschied machen. Selbst
mit der Temperatur ändert sich das Verhalten der Last. So ist beispielsweise der elektrische Widerstand einer
Lampe stark temperaturabhängig. Man braucht also einen Schalter, der sich jederzeit ganz von selbst an die
aktuellen Bedingungen anpasst. Das ist nur mit Hilfe einer digitalen Regelung möglich.
„Wir haben einen adaptiven Algorithmus entwickelt, der automatisch in jeder Situation den richtigen Schaltvorgang
ermöglicht“, berichtet Mathias Blank. In Zusammenarbeit mit Tobias Glück (ebenfalls TU Wien) und Hans-Peter
Kreuter (Infineon) wurde das Regelungskonzept von Mathias Blank im Rahmen seiner Dissertation unter der Betreuung
von Prof. Kugi an der TU Wien entwickelt. Der Regelalgorithmus kann nun direkt als digitale integrierte Schaltung
auf einem Chip (Smart Power ICs)eingebaut werden, die ohne Filter und Abschirmungen auskommen und damit robuster
und billiger sind als bisherige Lösungen.
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