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Kurzfassung

Verfahren zur Strommessung in Halbbrückentopologien

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Hintergrund

Zur Ermittlung von Spannung und Strom in geregelten Leistungselektroniken werden verschiedene Messwandler verwendet. Dabei wird die Strommessung mit steigener Stromstärke immer schwieriger, insbesondere auch da die Schaltfrequenzen durch den Einsatz von modernen (z.B. GaN-) Transistoren steigen und parasitäre Eigenschaften der Sensoren zu minimieren sind.

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Bilder & Videos

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Lösung

Die hier gezeigte Lösung zur Stromermittlung in einer typischen Halbbrückenschaltung basiert auf dem Konzept eines einfach-implementierbaren, digitalen Strombeob-achters, sowie der Verwendung einer Hilfwicklung K1 auf der ohnehin vorhandenen Leistungsdrossel L und nur einem Stromwandler K2. Ein Low-Cost-DSP enthält dabei die typische digitale Regelung der Halbbrückenschaltung und zudem den aufwandsarm realisierten Strombeobachter, der großteilig in einer Standard-Peripherieeinheit des DSP prozessiert wird und so kaum Zusatzresourcen erfordert.

Experimentell konnte die Wirksamkeit des digitalen Strombeobachters in Brücken-schaltungen mit kleiner Leistung nachgewiesen werden. Simuationen, Auswertungen und Analysen des aktuellen Strombeobachters zeigen, dass die Messung mit einem solchen digitalen Strombeobachter auch für hohe Leistungen einsetztbar ist.

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Vorteile

• kostengünstig
• isolierende Messung
• geringer Platzbedarf
• geringe parasitäre Effekte
• geringe Verluste
• einfaches Schaltungskonzept

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Anwendungsbereiche

Dieses isolierende Strommesskonzept für Brückentopologien ermöglicht damit eine kostengünstige und kompakte Messmethode, die gleichzeitig nur minimal störenden Einfluss auf die Schalteigenschaften der leistungselektronischen Schalter hat.

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Service

Eine deutsche Patentanmeldung wurde erteilt, eine europäische und eine chinesische Patentanmeldung sind anhängig. Im Namen der Universität Paderborn bieten wir interessierten Unternehmen die Möglichkeit der Lizensierung und der Weiterentwicklung der Technologie an. Anhand des realisierten Prototypen und durch ein EFRE-Validierungsprojekt konnte die Funktionalität der Technologie auch messtechnisch nachgewiesen werden.