Auf dem internationalen IEEE Workshop on Control and Modeling of Power Electronics COMPEL 2025 – einem führenden Forum für moderne Methoden der Schaltungs- und Systemsimulation – stellte das IMS-MX zwei Beiträge zur Synthese, Modellierung und zum Betrieb von Switched-Capacitor (SC) DC-DC Wandlern vor.
SC-Wandler bieten eine kosteneffiziente Möglichkeit zur Spannungswandlung, etwa für Automotive-Anwendungen. Sie zeichnen sich durch hohe Leistungsdichten aus – insbesondere, wenn sie mit resonanten Konzepten kombiniert werden. Adrian Gehl widmete sich in seinem Beitrag der Frage, wie resonante SC-DC-DC-Wandler über einen weiten Bereich von Ausgangsströmen effizient betrieben werden können, ohne dabei die Anforderungen an die Ausgangsspannung zu verletzen. Die entwickelten Modelle wurden durch Messungen an einem eigens entworfenen IC experimentell validiert.
Vom Elektroauto über Wärmepumpen bis hin zu Serverfarmen für KI-Anwendungen – der Bedarf an elektrischer Energie wächst stetig. Damit rückt eine effiziente Energieverteilung zunehmend in den Fokus. Um Leitungsverluste zu minimieren, setzen moderne Systeme auf höhere Betriebsspannungen – was wiederum Leistungswandler mit sehr hohen Spannungsübersetzungen erforderlich macht.
Eine besonders vielversprechende Lösung stellt die Klasse der mehrphasigen, Fibonacci-basierten SC-Wandler dar. Sie benötigen für ein gegebenes Übersetzungsverhältnis die geringste Anzahl von fliegenden Kapazitäten – und sind dadurch besonders kompakt und effizient. Im Paper von Tim Rambousky wird ein neu entwickelter Synthesealgorithmus vorgestellt, der es ermöglicht, passende Wandler-Topologien schnell und intuitiv zu entwerfen – ganz ohne aufwändige Simulationen. Der Algorithmus liefert innerhalb von Sekunden geeignete Strukturen für vielfältige Anforderungen und eröffnet neue Perspektiven im Design energieeffizienter Hochvoltwandler.
Das IMS gratuliert Adrian Gehl und Tim Rambousky zu diesen erfolgreichen Konferenzbeiträgen. Beide promovieren am Fachgebiet Mixed-Signal-Schaltungen (MX) unter der Betreuung von Professor Wicht.
