Das neue Netzteil reduziert den Wartungsaufwand bei Elektrogeräten.

Bild: Markus Breig, KIT

Folien- statt Elektrolytkondensatoren Neues Netzteil verlängert Lebensdauer von Elektrogeräten

06.05.2019

Vom Ladegerät für das Smartphone über das Netzteil des Laptops oder der Waschmaschine bis zu LED-Leuchten oder der Ladestation für E-Autos – bei der Stromversorgung von Elektrogeräten sind Schaltnetzteile allgegenwärtig. Am KIT ist nun ein Steuerungsverfahren für Netzgeräte entwickelt worden, das die Lebensdauer der Endgeräte deutlich erhöhen soll.

Netzgeräte wandeln den Wechselstrom aus der Hausleitung in den vom Gerät benötigten Gleichstrom um. Das Problem: Die Netzteile sind fehleranfällig, was auch die Lebensdauer der Endgeräte verkürzt. Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben jetzt ein deutlich langlebigeres Netzteil entwickelt.

Ursache für Ausfälle eliminieren

Die heute verbreiteten Schaltnetzteile sind leicht und kompakt, wegen der darin verbauten Elektrolytkondensatoren aber auch fehleranfällig. Wesentlich langlebiger wären Folienkondensatoren. Diese brauchen aber bis zu zehnmal mehr Platz. Das am Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT entwickelte, digitale Regelungsverfahren erlaubt es, Folienkondensatoren einzusetzen, ohne den Platzbedarf signifikant zu steigern.

Das Regelungsverfahren, das auf einem im Netzteil eingebauten Mikroprozessor läuft, erkennt störende Umgebungseinflüsse, sodass beispielsweise höhere Spannungsschwankungen ausgeglichen werden können. Dadurch sind Speicherkondensatoren mit geringerer Kapazität ausreichend. „Die Verwendung dieser Folienkondensatoren eliminiert die Hauptausfallursache von Netzgeräten, die Elektrolytkondensatoren“, erklärt Michael Heidinger vom LTI. Das könne je nach Design die Betriebsdauer verdreifachen. Das Ergebnis sei ein viel geringerer Wartungsaufwand. „Ein großer Vorteil vor allem an Stellen, bei denen es auf höchste Zuverlässigkeit ankommt, wie in der Luftfahrt, bei Elektroautos oder industriellen Anwendungen“, sagt Heidinger.

Leistungsstarke Mikroprozessoren als Voraussetzung

Möglich sei diese Technologie erst mit der Verbreitung von sehr leistungsstarken Mikroprozessoren geworden, fährt Heidinger fort. „Man kann die Digitalisierung der Netzteile mit dem Technologiesprung von der analogen zur digitalen Fotografie vergleichen.“ Die Technologie bringt weitere Vorteile der Digitalisierung, wie die Fähigkeit zur Fernwartung und die damit verbundene Integration in das IoT.

Die KIT-Forscher suchen jetzt Industriepartner, die basierend auf dem existierenden Prototypen für ihre Anwendung passende Netzteile konzipieren.

Bildergalerie

  • Das am KIT entwickelte Netzteil soll die Schwächen der heute verbreiteten Geräte überwinden.

    Bild: Markus Breig, KIT

  • Langlebigere Schaltnetzteile für beispielsweise Elektroautos macht teure Käufe von Ersatzteilen für den Endverbraucher überflüssig.

    Bild: KIT

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