Leistungselektronik ist längst mehr als reine Energieumwandlung. Elektromobilität, erneuerbare Energien, Smart Grids, Ladeinfrastruktur und Rechenzentren brauchen effiziente, kompakte und zuverlässige Leistungssysteme. Beim digitalen Thementag „Power Electronics: Trends und Technologien der Leistungselektronik“ auf all-electronics.de standen deshalb sicherheitsgerichtetes Energie-Monitoring und elektromagnetische Störungen im Mittelpunkt.
Die Vorträge von Isabellenhütte und Coilcraft machten deutlich: Entwickler müssen nicht nur SiC-, GaN- oder Siliziumbauelemente betrachten. Entscheidend ist das Zusammenspiel aus Messung, Schutz, Isolation, Thermik und EMV.
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Wie Hochvoltsysteme schneller und sicherer reagieren
Felix Maximilian Leboeuf und Maximilian Kring von Isabellenhütte zeigten, welche Rolle shuntbasierte Strommessung in Hochleistungssystemen spielt. Stromsensoren überwachen Lade- und Entladevorgänge, erkennen Überlastsituationen und liefern Daten für Batteriemanagement, Diagnose und Schutzfunktionen.
Bei Megawatt-Charging oder Hochvoltbatterien zählt vor allem die Reaktionszeit. Isabellenhütte zeigte ein Beispiel, bei dem ein Überstrom erkannt und der Stromkreis innerhalb von rund einer Millisekunde über eine Pyrofuse getrennt wurde. Diese aktiv auslösbaren Sicherungen trennen den Leiter mechanisch und eignen sich besonders für Hochvolt- und Hochstromsysteme.
Auch die Isolationsüberwachung ist zentral. Hochvoltsysteme müssen erkennen, ob gefährliche Ableitpfade zwischen HV-Plus, HV-Minus und Chassis entstehen. Eine aktive Isolationsmessung kann auch Bereiche prüfen, die aktuell bei 0 V liegen. So lässt sich etwa bei Truck-PDUs, Bussen oder Ladeeinheiten bewerten, ob Pack- und Link-Seite sicher sind, bevor Kontaktoren schließen.
EMI: Wenn schnelle Schaltflanken stören
Im zweiten Vortrag erklärte Dr. Georg Hetzendorf von Coilcraft Europe, warum elektromagnetische Störungen in Leistungselektroniksystemen so anspruchsvoll sind. Common-Mode-Noise kann auf Power- und Datenleitungen auftreten. Quellen sind etwa Schaltnetzteile, Inverter, Motoren, Relais, Funkquellen oder frequenzvariable Antriebe.
Gerade Elektrofahrzeuge vereinen hohe Schaltgeschwindigkeiten, große Ströme und zahlreiche Kommunikationssysteme. Zur Störminderung helfen verdrillte Leitungen, Schirmung, saubere Masseführung, gutes PCB-Layout und Common-Mode-Chokes. Ein solcher Choke dämpft common-mode-artige Störungen, während das Nutzsignal möglichst ungehindert passieren soll.
Coilcraft stellte dafür den MAGPro Common Mode Choke Finder vor. Das Online-Tool unterstützt Entwickler bei der Auswahl geeigneter Bauteile nach Impedanz, Dämpfung, Induktivität oder Teilenummer. Wichtig ist der Vergleich von Common-Mode- und Differential-Mode-Verhalten, damit der Filter Störungen reduziert, aber das Nutzsignal nicht unnötig schwächt.
Warum sich der Blick ins VOD lohnt
Der digitale Thementag zeigt kompakt und praxisnah, wie eng Messung, Schutz, Isolation und EMV in der Leistungselektronik zusammenhängen. Die Vorträge liefern konkrete Beispiele zu shuntbasierter Strommessung, Pyrofuses, aktiver Isolationsüberwachung, Hochvolt-Monitoring und Common-Mode-Chokes – mit Anwendungen aus Elektromobilität, Ladeinfrastruktur, stationären Speichern und industriellen Leistungssystemen.
