GaN-resonant
Effiziente, hochkompakte Hochfrequenz-Leistungselektronik mit GaN-Transistoren
Motivation
Die Effizienz leistungselektronischer Systeme bezieht sich nicht nur auf den elektrischen Wirkungsgrad, sondern kann insbesondere bei mobilen Systemen auch durch eine Masse- und Volumenreduktion gesteigert werden. Mit der Verringerung der Masse zum Beispiel von Flugzeugen wird auch Treibstoff eingespart – so gewinnt das Gesamtsystem Flugzeug an Effizienz. Dadurch können sowohl direkte ökonomische Einsparungen im Luftverkehr erreicht als auch negative ökologische Auswirkungen reduziert werden.
Ziele und Vorgehen
Mit neuen Gallium-Nitrid (GaN)-Transistoren sollen die bisher üblichen Schaltfrequenzen von Gleichspannungswandlern (DC/DC-Wandlern) auf weit über ein Megahertz angehoben werden. Durch die enorme Erhöhung der Schaltfrequenz können die passiven Bauelemente des DC/DCWandlers wesentlich kleiner ausgelegt und ein großer Anteil von Gewicht und Volumen eingespart werden. Induktive Bauelemente aus herkömmlichen
Materialien können aufgrund der hohen entstehenden Verluste jedoch nicht mit den hier vorgesehenen Frequenzen und Leistungen betrieben werden. Deshalb wird im Vorhaben auch im Bereich der Materialwissenschaften geforscht und es werden neue passive Komponenten entwickelt.
Innovationen und Perspektiven
Durch die enorme Verkleinerung passiver Bauelemente aufgrund der hohen Arbeitsfrequenz wird zur Herstellung weniger Material (wie Kupfer oder Ferrit) benötigt. Dies senkt die Produktionskosten der einzelnen Bauelemente sowie des Gesamtsystems und schont somit knapper werdende Ressourcen.