Leistungselektronik Forum 2023 Power für Entwickler und Anwender

Am 17. Oktober lädt die ELEKTRONIKPRAXIS zum Leistungselektronik Forum nach Würzburg ein. Auch in diesem Jahr bietet das Vortragsprogramm Entwicklern und Anwendern wieder wertvolles Fachwissen für ihre tägliche Arbeit.

Leistungselektronik spielt eine Hauptrolle bei der globalen Anstrengung, die Welt energieeffizienter zu machen und so klimaschädliche Emissionen zu minimieren. Gleichzeitig ist Leistungselektronik inzwischen derart komplex geworden, dass Anwender wie Entwickler nur mit profundem Fachwissen erfolgreich sein können.

Fachwissen, wie es das Entwicklerforum Leistungselektronik der ELEKTRONIKPRAXIS am 17. Oktober in Würzburg unter dem Dach der Veranstaltungsreihe „Power of Electronics“ bietet. Am Vormittag stehen zunächst die Leistungselektronik-Komponenten und -Schaltungen im Fokus. John Geiger von Texas Instruments nennt die Systemherausforderungen, die SiC-FETs in Traktionswechselrichtern und Stromversorgungssystemen mit sich bringen, zeigt Lösungen mit isolierten Gatetreibern sowie die neuesten Schaltungen zur Erkennung von Gatetreiberfehlern und quantifiziert die Verbesserungen der Systemeffizienz und Leistungsdichte.

Leistungselektronik: Komponenten und Schaltungen

„Mit den herausragenden Eigenschaften aktueller High-Electron Mobility Transistoren (HEMTs) auf GaN-Basis steigen die Möglichkeiten, aber auch die Herausforderungen in der Elektronikentwicklung“, sagt Dr. Martin Wattenberg von Infineon. Sein Vortrag behandelt praxisnah wichtige Aspekte des Systemdesigns, gibt wertvolle Hinweise zur optimalen Anwendung und zeigt, wie sich mit GaN-HEMTs Umrichter in der Leistungsklasse von 1 kW bis über 8 kW entwickeln lassen.

„Der Thyristor ist vielen, insbesondere jüngeren Entwicklern kein geläufiges Bauelement mehr“, hat Dr. Martin Schulz von Littelfuse beobachtet. Höhere Effizienz werde heute mit SiC- oder GaN-Halbleitern in Verbindung gebracht, die in gegebenen Topologien siliziumbasierten Bauteilen wie MOSFETs oder IGBTs oft überlegen seien. „Eine Änderung der Perspektive hin zu besser geeigneten Topologien, kombiniert mit einer ganzheitlichen Betrachtung der Applikation ergibt ein anderes Bild“, meint Schulz und stellt in seinem Vortrag eine seit Jahren bewährte Thyristorschaltung vor, die in einer E-Nutzfahrzeug-Ladeschaltung im Megawattbereich mit enorm hohen Wirkungsgraden und der Verwendung von nur 12 Leistungshalbleitern glänzt.

Tools für Entwurf, Test und Evaluierung

Nach der Kaffeepause sind Tools für den Entwurf, den Test und die Evaluierung von Leistungselektronik das Thema der Vorträge. Dr. Faraz Ali demonstriert, wie es Nexperias interaktive Online-Datenblätter erlauben, diverse Parameter von Leistungselektronik-Bauteilen per Schieberegler einzustellen und ihre Wechselwirkungen am Arbeitspunkt in Echtzeit abzulesen.

Im Anschluss geht Chris Penndorf von Altair auf virtuelle Prototypen für den EMV-Test ein. „Simulation ermöglicht frühe Entwurfsentscheidungen und hilft so, die Leistungselektronik reibungsfreier durch die Abnahme zu bringen“, meint Penndorf. Zwar ließe sich das Thema EMV nicht „magisch“ durch Simulation lösen, aber mit den richtigen Tools ließen sich Schaltungen zielgerichteter entwerfen und automatisiert testen.

Knowhow und Networking-Event für Leistungselektronik- und Stromversorgungsexperten

Power of Electronics am 17. und 18. Oktober 2023 in Würzburg

Das Elektronikevent für Entwickler und Ingenieure bündelt sechs Spezialkonferenzen, die sich angefangen von der effizienten Stromversorgung über die intelligente Nutzung von elektrischer Leistung, effektiver Elektronikkühlung, neuester Relaistechnik, bis hin zur geordneten Abführung der überschüssigen Energie erstrecken.
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Am Nachmittag nimmt Dr. Martin Schulz einen wichtigen Parameter genau unter die Lupe: „Die Chiptemperatur ist für die Lebensdauer leistungselektronischer Komponenten entscheidend, aber was ist ‚die Chiptemperatur‘ überhaupt?“, fragt er in seinem Vortrag – und gibt eine verblüffende Antwort: „Die Chiptemperatur gibt es so nicht.“ Dann erläutert er die Bedeutung der „virtuellen Chiptemperatur“ und bietet Einblick in bewährte Auswertemethoden: „Nach meinem Vortrag können die Teilnehmer Simulationsergebnisse besser interpretieren und eine genauere Lebensdauerprognose gestalten.“

Um das Abschätzen dieser Lebensdauer geht es auch im anschließenden Vortrag von Dr. Jaime Zapata-Amores, Infineon. „Leistungselektronik-Systeme arbeiten meist bei extremen Temperaturprofilen – das macht eine Lebensdauer-Abschätzung ebenso wichtig wie schwierig“, skizziert er die Herausforderung. Er zeigt, welche Vorteile digitale Tools hier bieten und wie reale Anwendungsprofile helfen, die optimalen Leistungselektronik-Komponenten auszuwählen: „Die Teilnehmer lernen, wie sie unsere Simulationswerkzeuge nutzen und deren Ergebnisse mit Messergebnissen richtig korrelieren können.“

Zuverlässigkeit des Gesamtsystems

Im letzten Vortragsblock des Forums geht es um die Zuverlässigkeit der weiteren Bestandteile eines Leistungselektronik-Systems. So gibt Dr. Joachim Lapsien von Ceta Testsysteme einen Einblick in den Test von Leistungselektronik-Steuergeräten auf Dichtheit. „Solche Einheiten müssen bei den unterschiedlichsten Bedingungen zuverlässig funktionieren, zu den Anforderungen gehört dabei auch die Dichtheit gegenüber Schmutz und Feuchtigkeit. Für den Dichtheitstest ergeben sich je nach Bauart des Steuergeräts und der Art der Druckbeaufschlagung spezifische Herausforderungen“, sagt er und erläutert in seinem Vortrag die praktische Umsetzung der Dichtheitsprüfung im Produktionsprozess, die Prüfparameter, die Auswahl der Prüftechnik, die produktspezifische Adaption des Prüfteils sowie den Ablauf des Prüfvorgangs.

Nicht nur in der Elektromobilität müssen große Strommengen in die Leiterplatte der Leistungselektronik-Einheit eingespeist werden. Achim Engel von Würth Electronic stellt in seinem Vortrag verschiedene Technologien und Komponenten vor, mit denen sich diese Funktionen realisieren lassen, und zeigt praktische Beispiele, die auf realen Felderfahrungen basieren.

Die Verbindungsstellen auf Leistungselektronik-Platinen und ihre Belastung durch thermischen und mechanischen Stress sind auch Thema des Vortrags von Benjamin Leblanc von Altair, der das Programm des Forums abschließt. „Temperatur und Vibrationen sind für etwa 75 Prozent aller Fehlfunktionen in der Leistungselektronik verantwortlich“, weiß Leblanc, und erläutert in seinem Vortrag, wie sich die Lebensdauer von Lötstellen durch numerische Simulation erhöhen lässt, mit der sich solche Fehlerquellen früh im Entwicklungsprozess identifizieren und minimieren lassen.

Nach so viel intensiver Fachinformation wird der Kongresstag mit einem Networking-Event ausklingen, bei dem sich Teilnehmer und Referenten aller „Power of Electronics“-Konferenzen in entspannter Atmosphäre austauschen können.

Das Leistungselektronik Forum ist Teil der Dachveranstaltung Power of Electronics. Sechs Fachkongresse rund um die Themen Leistungselektronik und Stromversorgungen dienen nicht nur dem Austausch von Know-how, sondern auch als Networking-Plattform.

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