TPS Elektronik<\/a>. Ziel war die Modernisierung einer Stromumrichtereinheit, deren urspr\u00fcngliche Entwicklung mehr als zehn Jahre zur\u00fccklag. Das bestehende Design wies Defizite in Wirkungsgrad, thermischem Verhalten und Betriebsstabilit\u00e4t auf \u2013 insbesondere bei schwankenden Eingangsspannungen.<\/p>\n\n\n\nIm Fokus stand die Entwicklung eines Buck-Boost-Wandler-Designs, das sowohl im Lade- als auch im Entladebetrieb stabil arbeitet. Der Kunde bat um Unterst\u00fctzung im Schaltungsentwurf von Buck-Boost-Wandlern, einschlie\u00dflich Auslegungsberechnungen sowie der \u00dcberpr\u00fcfung relevanter Auslegungsformeln zur Optimierung des Energieflusses.<\/p>\n\n\n\n
Dar\u00fcber hinaus erforderte das Netzteilkonzept eine \u00dcberarbeitung der Schalt- und Schutzfunktionen. Die vorhandene L\u00f6sung basierte auf hartgeschalteten Netzteilen, was zu erh\u00f6hter thermischer Belastung, Schaltger\u00e4uschen und eingeschr\u00e4nkter Lebensdauer f\u00fchrte. Zudem zeigte das Ein- und Ausschaltverhalten unter transienten Lasten ein uneinheitliches Betriebsverhalten.<\/p>\n\n\n\n
Neben der Leistungswandlung ben\u00f6tigte das Gesamtsystem ein zuverl\u00e4ssiges Leitungsschutzkonzept. Der Kunde suchte Unterst\u00fctzung bei der Auslegung von Leitungsschutzschaltern, einschlie\u00dflich kompakter Mini-Leitungsschutzschalter f\u00fcr platzbegrenzte Installationen. Da das System teilweise softwaregesteuert war, umfasste das Projekt au\u00dferdem die Implementierung des Circuit-Breaker-Entwurfsmusters in einer Microservices-Architektur zur Verbesserung der Fehlertoleranz in der Steuerungssoftware.<\/p>\n\n\n\n
Erg\u00e4nzend sollte ein analog integrierter 2-D-Optical-Flow-Sensor zur \u00dcberwachung des Luftstroms und des thermischen Verhaltens im Wandlergeh\u00e4use integriert werden.<\/p>\n\n\n\n
Die TPS-L\u00f6sung<\/h2>\n\n\n\n
TPS Elektronik realisierte eine ganzheitliche Engineering-L\u00f6sung \u2013 von der Konzeptphase \u00fcber Simulation und Hardwareentwicklung bis hin zur Systemvalidierung.<\/p>\n\n\n\n
Wandlerentwurf und Simulation<\/h3>\n\n\n\n\n- Entwicklung eines Buck-Boost-Wandler-Designs auf Basis detaillierter Modellierung und Simulation<\/li>\n\n\n\n
- Anwendung und Verifikation etablierter Auslegungsformeln f\u00fcr Spannungs- und Stromregelung<\/li>\n\n\n\n
- Durchf\u00fchrung von Auslegungsberechnungen zur Unterst\u00fctzung der Bauteilauswahl, des Thermomanagements und der Festlegung der Schaltfrequenz<\/li>\n\n\n\n
- Technische Begleitung des Kunden entlang des Entwicklungsprozesses \u2013 von der Konzeptdefinition bis zur normgerechten Auslegung<\/li>\n\n\n\n
- Umsetzung eines DC-DC-Buck-Boost-Wandler-Designs mit hohem Wirkungsgrad unter definierten Betriebsbedingungen<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
PCB-Design und Integration<\/h3>\n\n\n\n\n- Entwicklung eines vollst\u00e4ndigen PCB-Designs f\u00fcr den Buck-Boost-Wandler mit optimierter Leiterf\u00fchrung und EMV-gerechtem Layout<\/li>\n\n\n\n
- Strukturierte Trennung und gezielte Integration analoger und digitaler Funktionsbereiche zur Sicherstellung der Signalintegrit\u00e4t<\/li>\n\n\n\n
- Integration des analog integrierten 2-D-Optical-Flow-Sensors zur kontinuierlichen \u00dcberwachung des internen Luftstroms<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Netzteil- und Schaltoptimierung<\/h3>\n\n\n\n\n- Abl\u00f6sung der bestehenden hartgeschalteten Netzteile durch eine moderne Schaltungstopologie<\/li>\n\n\n\n
- Optimierung des Einschaltverhaltens durch angepasste Gate-Ansteuerung und Soft-Start-Funktionen<\/li>\n\n\n\n
- Auslegung eines robusten Ein-\/Aus-Schaltkonzepts mit verbessertem thermischem Verhalten und Schutz der Leistungskomponenten<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Leitungsschutzkonzept<\/h3>\n\n\n\n\n- Entwicklung eines elektronischen Leitungsschutzkonzepts zur automatischen Trennung bei \u00dcberlast oder Fehlerzust\u00e4nden<\/li>\n\n\n\n
- Konstruktion eines kompakten Mini-Leitungsschutzschalters f\u00fcr die Integration im Wandlergeh\u00e4use<\/li>\n\n\n\n
- Implementierung des Circuit-Breaker-Entwurfsmusters in der Steuerungssoftware und Microservices-Architektur zur Reduktion von Kaskadenausf\u00e4llen<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n