Auf Genauigkeit getrimmt Anforderungen an DC/DC- und AC/DC-Wandler für Messtechnik-Anwendungen

Das Wärmemanagement stellt eine besondere Hürde dar. Trotz moderner, effizienter Topologien wie resonante Schaltregler oder Soft-Switching-Techniken erzeugen Wandler durch Schaltverluste und Leitungsverluste immer noch Wärme. Insbesondere in hochintegrierten, kompakten Messsystemen kann die entstehende Wärme zu thermischen Drifts und einer Verschlechterung der Messgenauigkeit führen. Dies erfordert den Einsatz von fortschrittlichen Kühlmethoden wie Thermal Interface Materials (TIMs) und Heatpipes oder Flüssigkeitskühlung, um die Temperatur gleichmäßig zu verteilen und Hotspots zu vermeiden.

Ein weiterer kritischer Aspekt ist die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Präzisionsmesssysteme sind äußerst empfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen (EMI), die durch Schaltvorgänge in den Wandlern verursacht werden können. Hier kommen fortschrittliche Schaltungstechniken wie Spread-Spectrum-Modulation oder frequenzadaptive Schaltregler zum Einsatz, um die Emissionen im nieder- und hochfrequenten Bereich zu reduzieren.

Zudem müssen Filter-Designs auf der Eingangs- und Ausgangsseite der Wandler optimiert werden, um leitungsgebundene und gestrahlte Interferenz zu minimieren. Die richtige Platzierung und Dimensionierung von EMV-Komponenten wie Ferritkernen, Kapazitäten und Gleichtaktdrosseln ist entscheidend, um ein optimales EMV-Verhalten sicherzustellen.

Neben dem Wärmemanagement und der EMV ist die Langzeitstabilität der Wandler in der Messtechnik ein wesentlicher Punkt. Wandler müssen über lange Betriebszeiten hinweg sehr konstante Ausgangsspannungen liefern, ohne dass Alterungsprozesse wie elektrophysikalische Degradationen von Halbleitern oder die Verschlechterung passiver Bauelemente wie Elektrolytkondensatoren die Spannungsregelung beeinflussen. Eine präzise Spannungsreferenz ist dabei besonders wichtig, da selbst minimale Abweichungen die Messgenauigkeit in anspruchsvollen Anwendungen wie der Hochfrequenzmesstechnik oder der Spektrumanalyse signifikant beeinträchtigen können. Hier kommen temperaturkompensierte Bauelemente sowie digitale Regelkreise mit adaptiven Algorithmen zum Einsatz, um den Einfluss externer Störfaktoren wie Temperaturänderungen oder Lastsprünge zu minimieren.