Leistungselektronische Bauteile sind für die effiziente Steuerung und Umwandlung elektrischer Leistung unerlässlich, sie sind jedoch nicht perfekt effizient und erzeugen Verluste im Betrieb, was für die Optimierung der Leistung und die Gewährleistung der Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung ist.

Arten von Verlusten in Leistungselektronikkomponenten

Verluste in leistungselektronischen Geräten können grob in Leitungsverluste und Schaltverluste unterteilt werden, die auftreten, wenn Strom durch den Innenwiderstand des Geräts fließt und Wärmeentwicklung verursacht, Schaltverluste treten beim Übergang zwischen Ein- und Ausschaltzuständen auf, hauptsächlich aufgrund von parasitären Kapazitäten und Induktivitäten.

Berechnung von Leitungsverlusten

Die Leitungsverluste werden auf der Grundlage des Einschaltwiderstands des Geräts und des durch ihn hindurchgehenden Stroms berechnet.

Verluste = I2 × Ron

Dabei ist I der Strom und Ron der Einschaltwiderstand des Geräts. Eine genaue Messung von Ron und Strompegeln hilft, diese Verluste genau zu schätzen.

Berechnung von Schaltverlusten

Schaltverluste hängen von der Spannung und dem Strom während der Schaltübergänge sowie von der Schaltfrequenz ab. Die ungefähre Formel lautet: EPMATHMARKEREP

Wechselverluste = 0,5 × Vds × Iload × tWechsel × f

wobei Vds die Spannung am Gerät, Iload der Laststrom, tswitch die Schaltzeit und f die Schaltfrequenz ist.

Bedeutung der Verlustberechnung

Eine genaue Berechnung der Verluste hilft bei der Entwicklung effizienterer leistungselektronischer Systeme, die es Ingenieuren ermöglichen, geeignete Komponenten auszuwählen, das Wärmemanagement zu verbessern und die Gesamtleistung des Systems zu verbessern.