SI/502100

Schlussbericht

Die ersten kommerziellen Schaltnetzteile (SMPS = Switched Mode Power Supply) mit integrierter Wide-Bandgap-Technologie (WBG) sind auf dem Markt erhältlich. Die WBG-Technologie bietet ein enormes Potenzial zur Steigerung der Effizienz dieser Produkte. Das vom Bundesamt für Energie mitinitiierte PECTA analysierte bestehende WBG-basierte Geräte im Hinblick auf den Wirkungsgrad (oder äquivalente Verluste) im Vergleich zur konventionellen Si-basierten Technologie. Diese Aktivität umfasst hauptsächlich die gründliche und detaillierte Ausarbeitung von Messkonzepten, Verlustmessungen und die Analyse zusätzlicher und besonderer Vorteile der WBG-basierten Geräte (Teil 1). Auf einer niedrigeren Ebene eröffnen die Informationen über die Verlustmechanismen von kommerziell erhältlichen Bauelementen Möglichkeiten zur Verbesserung ihres Designs direkt auf der Halbleiterebene. Das POWERlab an der EPFL verfügt über umfassendes Fachwissen in der Entwicklung und Herstellung der nächsten Generation von Leistungsbauteilen und hat mehrere neue WBG-Halbleitertechnologien für effizientere Leistungsbauteile vorgeschlagen. Die Informationen über die bestehenden Verlustquellen in den verfügbaren WBG-Halbleiterbauelementen werden für die Entwicklung neuer Technologien zur Verringerung dieses Effekts von grossem Wert sein. In enger Zusammenarbeit mit der entsprechenden Industrie sollen diese Informationen in mögliche Technologien für effizientere zukünftige Geräte umgesetzt werden. Zusätzlich zu den üblichen elektrischen Messungen ermöglicht der Einsatz kalorimetrischer Verfahren zur Messung von Verlusten eine viel genauere Bestimmung der Effizienz von Geräten und Systemen. Dies ist besonders wichtig, wenn verschiedene Geräte und Systeme bei höheren Schaltfrequenzen verglichen werden, da elektrische Messungen aufgrund von Bandbreitenbeschränkungen, Laufzeitabweichungen zwischen den Strom- und Spannungssonden, Belastungseffekten und elektromagnetischen Störungen mit Fehlern behaftet sind. Auf einer höheren Ebene wird diese grundlegende Arbeit zur korrekten Messung von Verlusten Richtlinien zur Standardisierung von Messungen zwischen verschiedenen Technologien bieten, die einen fairen Vergleich der Ergebnisse mit den bestehenden Normen ermöglichen. Die Idee besteht darin, erste Beziehungen zu Unternehmen und Normungsgremien/Organisationen aufzubauen, um etwaige Abweichungen zwischen den Ergebnissen zu diskutieren, mit dem Ziel, die Informationen zwischen verschiedenen Methoden und Normen auszutauschen. Mit diesen ersten Schritten werden die grundlegenden Richtlinien für eine bessere Standardisierung von Effizienzmessungen festgelegt, die eine angemessene Förderung von WBG-Technologien unterstützen.

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