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publié le 10 août 2017 Beauté › Maquillage

Wärmemanagement und Kühlung auf engstem Raum stellt Entwickler von elektronischen Geräten und Systemen vor Herausforderungen. Eine effektive Lösung ist die komprimierbare Pyrolytische Grafitfolie von Panasonic, die sich insbesondere für IGBT-Module eignet.

Mit dem Trend zur Miniaturisierung verfügt eine Vielzahl elektronischer Geräte nur noch über ein Minimum an Platz. So sind in den unterschiedlichen Einsatzbereichen neue Lösungen zur Ableitung und Verteilung der entstehenden Wärme gefragt. Denn nicht nur für Verbraucherprodukte wie Smartphones, Tablets und Kameras bedeutet Hitze ein Risiko, auch komplexe elektronische Systeme werden auf immer engerem Raum verbaut. Die Industrie 4.0 fordert mehr Kontrolle. Elektro- und Hybridautos benötigen langlebige, leichte Batterien mit Ladeelektronik. Bei modernen medizinischen Geräten bedarf es mehr Komfort für den Anwender, auch Solarpaneele müssen der ständigen Sonneneinstrahlung standhalten können.

Eine Lösung für diese Problematik bietet ein ultraleichtes Material von Panasonic, die Pyrolytische Grafitfolie (Pyrolytic Graphite Sheet, PGS) und ihre Weiterentwicklung, die Soft-PGS. Mit einer Dicke von nur 10 µm bis 100 µm sowie 200 μm für die Soft-PGS gilt die Grafitfolie als derzeit dünnste thermische Lösung der Welt. Sie verfügt über eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und sorgt für eine effiziente Wärmeverteilung in kompakten Elektronikgeräten.

Einsatz bei elektronischen Geräten

Die Pyrolytische Grafitfolie kann zum Einsatz kommen, wenn in elektronischen Geräten die Ableitung der Hitze von einer Wärmequelle oder die Vermeidung von Hotspots erforderlich ist, also die Verteilung der Wärme von einem zentralen Punkt auf eine größere Fläche. Wo schnell Hitze entsteht, leitet die PGS-Folie sie rasch und effektiv ab. In der integrierten Schaltung einer LED-Applikationen beispielsweise führt sie Wärme zum umschließenden Gehäuse. So verteilt sich diese gleichmäßig auf einer größeren Oberfläche und wird dann von ihr abgegeben.

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Bei IGBTs oder MOSFETs fungiert die PGS als Wärmeschnittstelle zum Schutz vor Beschädigung. Damit die dort entstandene Wärme abgeführt und an die Umgebung abgegeben werden kann, werden IGBTs und MOSFETs auf Kühlkörpern montiert. Ein IGBT-Modul, das an einem Kühlkörper angebracht ist, hält relativ niedrige Betriebstemperaturen und eine optimale Leistung aufrecht. Um den thermischen Widerstand zwischen der Grundplatte und dem Kühlkörper zu minimieren und eine möglichst gute Wärmeleitfähigkeit zu erzielen, nutzen Ingenieure ein thermisches Interface-Material (TIM). Oftmals kommen dafür spezielle Kleber und Pasten zum Einsatz. Eine neue Alternative ist die Soft-PGS, die mögliche Luftspalten sowie damit verbundene Wärmewiderstände überbrückt und eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit ermöglicht.

Wenn im Prüfprozess eine Laborstromversorgung und eine elektronische Last benötigt werden, lassen sich mit einer bidirektionalen Laborstromversorgung Energie- und Anschaffungskosten senken.

Im Prüfprozess vieler Applikationen mussten bislang zwei Geräte eingesetzt werden – eine Stromversorgung und eine elektronische Last. Die bidirektionale Laborstromversorgung des Unternehmens EA Elektro-Automatik kombiniert nun die Funktionen einer Laborstromversorgung mit jenen einer netzrückspeisenden Last. Auf diese Weise lassen sich sowohl die Energie- als auch die Anschaffungskosten senken.

Regelbare Laborstromversorgungen werden in der Forschung und Entwicklung, in der Produktion von Komponenten und Baugruppen sowie in der Batterie-, Solar- und Antriebstechnik eingesetzt. Bei einigen Anwendungen müssen die Verbraucher nicht nur mit Spannung und Strom versorgt werden, sondern die Geräte sollten auch in der Lage sein, Energien aufzunehmen. Ein einfaches Anwendungsbeispiel dafür ist das Testen von Batterien: Dabei werden die Batterien zuerst mit einer Stromversorgung aufgeladen.

Das bidirektionale Power Supply PSB 9000 des Leistungselektronik-Herstellers EA Elektro-Automatik vereint eine Stromversorgung und eine elektronische Last in einem Gerät. Wenn ein Anwender beispielsweise die Batterie eines Gabelstaplers simulieren möchte, indem er mithilfe eines Hubmotors eine Last anhebt, so kommt die dazu benötigte Energie aus der Stromversorgung.

Wird diese Last nun wieder abgesenkt, schaltet der Motor in den Generatorbetrieb um und versucht die dabei entstehende Energie wieder zurück in die Stromversorgung abzuleiten. Das bidirektionale Power Supply PSB 9000 übernimmt in diesem Fall die Funktion einer Last, indem es die Energie wiederaufnimmt und in das Versorgungsnetz zurückspeist.

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Zweiquadranten-Lösung für erweiterte Einsatzmöglichkeiten
Die Zweiquadranten-Lösung hat den Vorteil, dass wesentlich mehr Anwendungen abgedeckt werden können. Das Gerät kann als Quelle und als Senke arbeiten. Dabei lassen sich sowohl die Parameter für die Stromversorgung als auch jene für die elektronische Last flexibel einstellen und auslesen.

Ferner sind der Innenwiderstand und die Ausgangsleistung regelbar. Je nach Bedarf lassen sich der Strom, der Innenwiderstand und die Leistung jeweils separat für die Quelle sowie für die Senke über das HMI oder die verfügbaren Schnittstellen einstellen.

Die Geräte der Serie PSB 9000 besitzen den gleichen Umfang an Funktionen und Ausstattung wie die eingeführte Laborstromversorgung PSI 9000. Daher ist die bidirektionale Stromversorgung für komplexe Aufgaben in Prüfprozessen sowie für die präzise und sichere Versorgung in der Produktion ausgelegt.

Zusätzlich lassen sich die Funktionsweisen von Batterien, Brennstoffzellen oder Photovoltaik-Module mit diesem Gerät simulieren. Auf diese Weise kann die PSB 9000 die Entwicklung von Fahrzeug-, Hybrid- oder Bahnantrieben unterstützen.

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