Eingebettete Systeme in der Elektronik-Industrie

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electronica 2008

Technologietrends Stromversorgung

electronica 2008 vom 11. bis 14.11.2008 in München: Komplettangebot für Stromversorgungsentwickler und OEM-Anwender von Power Supplies
Messeleitung erwartet rund 250 Firmen im Segment Stromversorgung
Solarstromgewinnung und Energy-Harvesting - die Zukunftsthemen

Die electronica bietet als Weltleitmesse für elektronische Komponenten, Systeme und Anwendungen das wohl umfassendste Angebot sowohl für Entwickler von Stromversorgungen als auch für OEM-Anwender von elektronischen Netzteilen jeglicher Bauart. Denn auf diesem weltweit größten Elektronik-Event findet der Besucher von den neuesten passiven und aktiven Elektronikkomponenten über Powermanagement- und Leistungshalbleiter bis hin zu den passenden Entwicklungstools nahezu alle Produkte und Dienstleistungen, die für ein erfolgreiches Stromversorgungsdesign notwendig sind, an einem Platz!

Und auch OEM-Anwender, die nach fertigen Stromversorgungen für die kommende Systemgeneration Ausschau halten, finden ihre Lösung: Netzgeräte und AC/DC- bzw. DC/DC-Wandler, Batterien und Akkus, unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) in geschlossener oder Open-Frame-Bauweise – einfach alles wird von den rund 250 erwarteten Ausstellern, die allein dem Segment „Stromversorgung“ zuzuordnen sind, angeboten. Dazu kommen viele weitere Aussteller anderer Messe-Segmente wie etwa Halbleiterhersteller, die wesentliche Stromversorgungskompo-nenten in ihrem Portfolio haben. Der Aussteller-Bogen spannt sich dabei von A wie AMS Technologies AG über B wie Block, F wie Fraunhofer IIS, I wie Infineon sowie N wie National Semiconductor und T wie Texas Instruments bis hin zu Z wie Zentro.

Der Markt
Der Markt für Stromversorgungslösung ist riesig, denn schließlich kommt kein elektrisch betriebenes System ohne Power aus. Aktuelle Marktzahlen belegen die herausragende Bedeutung dieses Segmentes. Die Marktforscher von IMS Research beispielsweise gehen allein bei Integrierten Schaltungen (ICs) für den Einsatz in Stromversorgungen für die nächsten fünf Jahre von einem jährlichen Wachstum von 10 Prozent aus. Insbesondere die steigende Nachfrage im Bereich Konsumelektronik, das zunehmend komplexe Design der Powermanagement-Systeme und das wachsende Interesse an energieeffizienten Produkten werden den Weltmarkt für Spannungsregelungssysteme bis 2011 auf ein Volumen von 15 Milliarden US-Dollar katapultieren.

Im Bereich der Komplettsysteme verzeichnete der Teilmarkt für Unterbrechungsfreie Stromversorgungen, dessen globales Volumen aktuell rund 7,4 Milliarden US-Dollar beträgt, im letzten Jahr sogar ein Plus von 20 Prozent.

Leistungselektronik für Solarstromgewinnung
Seitens des Marktes werden an die Anbieter von Leistungselektronik immer höhere Anforderungen hinsichtlich Leistungsdichte, Effizienz, geringstmöglicher Grundfläche (footprint), Leistungsqualität und Zuverlässigkeit gestellt. Als Lösung hierzu werden auf der electronica 2008 neue Wandlerstrukturen und Hochleistungs-Halbleiter zu sehen sein. Immer größere Bedeutung kommt auch der Standardisierung zu. Der höhere Standardisierungsgrad wird beispielsweise durch den Einsatz modularer PEBBS (power electronics building blocks) erreicht.

Eine große Rolle werden in Zukunft auch die Stromwandlertechnologien in der Solarstromgewinnung spielen. Der Markt für Photovoltaik verzeichnet derzeit Wachstumsraten zwischen 30 und 50 Prozent. Allein im vergangenen Jahr wurden weltweit Solaranlagen mit einer Gesamtleistung zwischen 3 und 4 Giga Watt (GW) installiert. Insgesamt entspricht die Kapazität der weltweit installierten Anlagen einer Leistung von 10 GW (Stand 2007). Ein interessanter Teilaspekt: Für die Umwandlung der Solarenergie in Strom kommen rund 40 verschiedene Typen von Stromversorgungs-ICs zum Einsatz, darunter insbesondere ICs mit Niedrigfrequenzwandlern (50 bzw. 60 Hz), Hochfrequenzwandlern (16 kHz bis 100 kHz) und transformatorlose ICs. Die transformatorlosen ICs erreichen eine Effizienz von 97 Prozent (mit bipolarer Schaltung) bzw. 98 Prozent (mit unipolarer Schaltung), während Niedrig- und Hochfrequenzwandler über eine maximale Effizienz von bis zu 95 Prozent verfügen – das Ziel wird in Zukunft eine Ausbeute von standardmäßig mindestens 98 Prozent sein. Ferner geht bei den Leistungshalbleitern im Solarbereich der Trend dahin, das klassische Basismaterial Silizium durch Silizium-Carbid (SiC) und Gallium-Nitrid (GaN) zu ersetzen – zugunsten eines verringerten On-Widerstands und Abfalls der Durchgangsspannung.

Herausforderung Energy Harvesting
Unter dem Begriff „Energy Harvesting“ werden Methoden zusammengefasst, Energie aus der unmittelbaren Umgebung zu gewinnen. Ob Licht, Schall, Temperaturunterschiede oder zum Beispiel Vibrationen: Als „Energy Scavengers“ bezeichnete Mikrogeneratoren können daraus Energie gewinnen um Batterien zu ersetzen bzw. zu ergänzen. Damit sollen sich in Zukunft beispielsweise Handys beim Gehen aufladen, Herzschrittmacher durch die Schläge des eigenen Herzens angetrieben oder Klimaanlagen bzw. sonstige Elektronik in Automobilen von der Abwärme und Vibration des Motors gespeist werden. Auch wenn dieses Thema sehr futuristisch anmutet: Die ersten Vertreter einer neuen Generation von Power-Management-ICs, die Eingangsspannungen bis hinunter von 300 mV akzeptieren und maximal 5,5 V liefern, werden bereits am Markt angeboten. Man darf gespannt sein was sich in dieser Richtung bis zum Start der electronica am 11. November 2008 noch tut.

Herausforderung Hybrid
Die große Premiere ist für 2009 angekündigt: Dann bringt Mercedes seine Luxus-Hybrid-Limousine S 400 Hybrid serienmäßig auf die Straße – als erster Automobilhersteller weltweit, der einen Elektromotor mit einer leistungsfähigen und Kraftstoff sparenden Lithium-Ionen-Batterie betreibt. Die Grundlage für diesen Meilenstein in der Automobilgeschichte kommt aus der Elektronikbranche, denn die in der Telekommunikation und Unterhaltungselektronik weit verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus erfordern im Automotive-Sektor ein weit höheres Maß an Langlebigkeit, Robustheit und Sicherheit. Auch hier wird die electronica entscheidende Entwicklungstrends bei Batterien und Akkus sowie den zugehörigen Ladetechnologien aufzeigen.

Herausforderung Medizintechnik
Netzteile für die Medizinelektronik müssen mobilfähig, leistungsstark und kompakt sein, dabei aber höheren Isolationsanforderungen (IEC 60601 Gebrauchstauglichkeit medizinischer elektrischer Geräte) folgen, geräuscharm sein (bei gleichzeitig optimaler Kühlung) und geringen Leckstrom aufweisen. Dazu ist unter anderem auch die Integration von Konfigurations-, Steuerungs- und Überwachungsfunktionen in DC/DC- und AC/DC-Wandlern bei gleichzeitig geringeren Kosten, höchster Effizienz und kleinerer Baugröße gefordert. Ein klarer Technologie- und Ökonomietrend, der sich auf der electronica 2008 wie ein roter Faden durch alle Messehallen ziehen wird.