Mini-Stromwandler für Handys und Laptops auf Siliziumbasis

Hochleistungs-Stromwandler im Größenvergleich (Foto dtu.dk, Ahmed Morsi Ammar)Den bisher kleinsten Stromwandler der Welt haben Forscher der Technischen Universität von Dänemark auf der Basis von Silizium entwickelt. Gleichzeitig haben die Ingenieure um Yasser Nour und Ahmed Morsi Ammar damit auch das bei kleinen Stromwandlern immer bestehende Problem der Überhitzung gelöst.

Silizium gegen Hitzeproblem

Die Aufgabe von Stromwandlern ist es, die Spannung des Batteriestroms in die Spannungen zu transformieren, die einzelne Komponenten eines Smartphones oder Laptops benötigen. Kamera, Sender, Empfänger, GPS und die übrigen elektronischen Komponenten arbeiten mit bis zu 15 verschiedenen Spannungen. Normalerweise wird für jede Spannung ein eigener Wandler benötigt. Das nimmt viel Platz weg. Außerdem sorgen die Wandler je kleiner sie sind normalerweise für hohe Temperaturen in mobilen Geräten. Da sind Temperaturen von 80 Grad Celsius leicht möglich, was die Elektronik zerstören und das Smartphone in Flammen setzen könnte. Bisher sind die Schaltkreise dieser Wandler auf FR-4 aufgebaut. Das ist eine Klasse schwer entflammbarer Verbundwerkstoffe aus Epoxidharz und Glasfasergewebe.

Um sowohl die notwendige Miniaturisierung voranzubringen wie auch das dadurch wachsende Problem der Überhitzung zu lösen, musste ein neuer Werkstoff gefunden werden. Die Wahl der dänischen Ingenieure fiel auf Silizium. Dieser Werkstoff verhindere die Bildung von Hotspots mit sehr hohen Temperaturen, weil er die Wärmeenergie verteile. FR-4 könne das nicht, so die Forscher. „Der neue Wandler erreicht eine Temperatur von 45 Grad Celsius und das ist perfekt“, erklärt Nour.

Auch für Laptops und Hörgeräte

Den neuen Wandler bauen die Forscher auf dem Silizium-Wafer auf, ähnlich wie beim 3D-Druck. Der Markt für einen derartigen kubischen Wandler, dessen Kanten nur wenige Millimeter lang sind, ist aus Sicht der Experten groß. Er könne auch in Laptops, Hörgeräte und in tragbare Elektronik, etwa medizinische Messgeräte oder Fitness-Uhren, eingebaut werden. „Diese Geräte benötigen immer mehr elektrische Energie, weil sie Daten immer schneller verarbeiten müssen“, unterstreicht Ammar. Gleichzeitig müssten sie jedoch immer kleiner werden.

 

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