Forschungsschwerpunkt

Elektrische Verbraucher, von Schaltnetzteilen über Elektro- bzw. Hybridautos und Bahnantriebe bis hin zu großen Industrieantrieben sollen zudem möglichst effizient und energiesparend arbeiten. Jedes dieser vielen Einsatzgebiete für leistungselektronische Komponenten stellt andere Anforderungen an das System, die beim Schaltungsentwurf und der Schaltungsauslegung berücksichtigt werden müssen.

Um die Vorteile von Halbleitern mit hoher Bandbreite wie Siliziumcarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) nutzen zu können, müssen elektrischer, thermischer und mechanischer Entwurf des gesamten Systems besonders eng vernetzt sein. Ein möglichst hoher Grad der Vernetzung gewährleistet hohe Schaltgeschwindigkeiten und die Berücksichtigung der relevanten EMV-Aspekte bei optimaler thermischer Ausnutzung der Halbleiterchips und des Packages. Dadurch geht der Trend hin zur kompletten Systemlösung, bei der die Schaltzelle bereits mit passiven Bauteilen wie Zwischenkreiskondensatoren und Ausgangsdrosseln versehen ist. Steuerung und Regelung sowie Sicherheitsfunktionen sind bereits implementiert.

• Design und Optimierung von Leistungsmodulen für SiC / GaN / Si
• Topologieuntersuchungen, Design und Größenoptimierung von leistungselektronischen Wandlern
• Treiberminiaturisierung zur Ansteuerung leistungselektronischer Baugruppen, v.a. von WBG-Halbleitern
• Passive Komponenten insbesondere Auslegung und Qualifizierung induktiver Bauteile
• Entwicklung von EMV-Konzepten, Filtern und Schirmungen sowie EMV-gerechter Entwurf durch Modellierung und Simulation elektromagnetischer Störphänomene auf Systemebene
• Einsatz einer breiten Palette an Simulationswerkzeugen in allen Phasen des Entwurfs, z. B. Matlab, Simplorer, Portunus, Solid Works, FEM- und PEEC-Tools inklusive des thermischen Designs (gestützt durch thermische und fluidische Simulation)
• Prototypenbau, v.a. mit Wide-Band-Gap (WBG)-Halbleitern
• Systemcharakterisierung und -validierung in eigenen Laboren