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Industrie: Gate-Treiber und DC/DC-Wandler in der Leistungselektronik

Gate-Treiber sind im Bereich der Elektrotechnik, oder spezieller bei der Leistungselektronik, ein fester Bestandteil im industriellen Umfeld. Während noch vor kurzer Zeit der Linearregler Standard in der Leistungselektronik war, wird er inzwischen immer mehr vom DC/DC-Wandler verdrängt. Welche Rolle dieser DC/DC-Wandler bei Gate-Treibern spielt und wo er in der Industrie bereits vielfach zum Einsatz kommt, darüber bieten wir an dieser Stelle ausführliche Informationen.

Gate-Treiber und der Einsatz von DC/DC-Wandlern

Mit dem Begriff Gate-Treiber werden im Bereich der Leistungselektronik diskrete oder integrierte elektronische Schaltungen bezeichnet, die verschiedene Leistungsschalter ansteuern. Hierzu gehören beispielsweise MOSFETs oder IGBTs. Als einfache Ausführung ist ein so genannter Gate-Treiber eine Kombination aus einem Pegelumsetzer und einem Verstärker. In vielen Anwendungsfällen, wie zum Beispiel bei Gate Treiber in DC/AC Wandlern, liegen diese auf unterschiedlich hohen Spanunngspotentialen. Hierbei wäre es im Normalfall üblich, dass die Isolationsspannung doppelt so hoch wie die Potentialdifferenzen gewählt werden. Aufgrund der hohen Schaltspannung und schnellen Schaltvorgänge kommen hochisolierte DC/DC-Wandler zum Einsatz, um die Versorgung der Gate-Treiber sicherzustellen.

Die vergleichsweise einfach einsetzbaren DC/DC-Wandler erweisen sich im industriellen Umfeld als eine langlebige, zuverlässige Lösung und werden daher vielfach verwendet. Sie stellen auf eine einfache und kosteneffiziente Weise unterschiedliche Spannungen bereit, wie sie von den elektronischen Komponenten beispielsweise auf einer Platine benötigt werden. Unterschiedliche Einsatzbereiche und verschiedene Ausführungen der DC/DC-Wandler sorgen für eine sich immer weiter ausbreitende Verwendung und das nicht nur im industriellen Bereich.

Verschiedene Funktionen der DC/DC-Wandler

DC/DC-Wandler werden im industriellen Umfeld zum Beispiel zum Anpassen von Lasten verwendet. Meistens kommen DC/DC-Wandler zum Einsatz, wenn bei einer Quelle mit hoher Spannung wie zum Beispiel der typischen industriellen 24V-Stromversorgung auf eine geringere Spannung für die Last umgewandelt werden soll. Sie können jedoch ebenso eine niedrige Spannung in eine höhere Spannung umwandeln. Beim Einsatz von Batterien als Energiequelle übernehmen DC/DC-Wandler die Funktion, die Spannungsquelle zu stabilisieren. Während eine klassische 12V-Batterie ohne eingesetzten DC/DC-Wandler einen Spannungsbereich von 9 Volt bis 14 Volt hat, sichert ein integrierter DC/DC-Wandler eine konstante Versorgung der Last mit 12 Volt.

Neben dem Anpassen von Lasten kann auch die Isolation unterschiedlicher Stromkreise eine wichtige Aufgabe für DC/DC-Wandler sein. Hierbei wird in der Regel ein Primärstromkreis von einem Sekundärstromkreis isoliert. Erforderlich ist das unter anderem bei Geräten der Medizintechnik, welche an Patienten zum Einsatz kommen. Ebenso benötigen USB-Schnittstellen eine effiziente Isolation, um bei möglichen Störungen geschützt zu sein. Darüber hinaus können DC/DC-Wandler noch weitere Funktionen erfüllen. Sie dienen beispielsweise auch dazu, bei Ausfällen, Überhitzung und Kurzschlüssen einen effizienten Schutz vor Schäden zu bieten.

Außerdem erleichtern sie eine Konformität mit Sicherheitsvorschriften in unterschiedlichen Anwendungsbereichen. Die Verbreitung der Nutzung von DC/DC-Wandlern als Ablösung der klassischen Linearregler im Bereich der Industrie nimmt immer weiter zu.

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