Power Management

Der Begriff „Power-Management“ umfasst die Erzeugung und Steuerung von geregelten Spannungen für elektronische Systeme. Die Disziplin spielt in nahezu jedem elektronischen Gerät eine wichtige Rolle. Ein effektives Power-Management-Teilsystem ist maßgeblich für die Zuverlässigkeit, Leistung und Marktreife elektronischer Geräte. Um eine hohe Effizienz zu gewährleisten, muss in modernen Systemen die Stromversorgungsbemessung in die Systemplanung integriert sein.


Welche Komponenten für das Power-Management erforderlich sind, hängt stark von den Eingangs- und Ausgangsgrößen ab (z. B. Eingangsstrom AC oder DC). Ist die Eingangsspannung höher oder niedriger als die erforderliche Ausgangsspannung? Welcher Laststrom ist erforderlich? Reagiert die Last möglicherweise empfindlich auf Rauschen? Wird eine Konstantstromquelle (für LEDs) benötigt oder passt sich die Stromstärke dynamisch an?


Halbleiterschaltungen im Schaltnetzteil regeln auf die benötigte Ausgangsspannung ein. Sie sind eine vielseitige Lösung zur effizienten Stromumwandlung. Moderne Schaltregler in integrierten Schaltkreisen sind klein, flexibel und ermöglichen Abwärts-, Aufwärts- oder kombinierten Abwärts-/Aufwärtsbetrieb.


Schaltbare Abwärtswandler zeichnen sich bei großen Differenzen zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung sowie unter starken Lastströmen durch einen hohen Wirkungsgrad und große Flexibilität aus. Aufwärtswandler kommen zum Einsatz, wenn die Ausgangsspannung größer als die Eingangsspannung sein muss. Aufwärtswandler verstärken die Eingangsspannung zu einer höheren Ausgangsspannung. Der Abwärts-/Aufwärtsschaltregler ist eine Kombination aus Abwärtswandler und Aufwärtswandler. Er wird dann eingesetzt, wenn die Eingangsspannung unter bzw. über der Ausgangsspannung liegen darf.


Einige Komponenten, die aus integrierten Schaltkreisen bekannt sind (z. B. Schaltregler, lineare Spannungsregler, Schaltkondensator-Spannungswandler, DC/DC-Wandler, AC/DC-Lösungen, PMIC Power-Management IC, Batteriemanagement, Power over Ethernet (PoE) und Spannungsreferenzen), leisten häufig auch das Energiemanagement elektronischer Geräte.


Nachstehend sind einige der Merkmale und Vorteile dieser Komponenten aufgeführt:


DC/DC-Wandler: Als DC/DC-Wandler kann jede Kombination aus Abwärtswandler, Aufwärtswandler und/oder LDO-Spannungsregler angesehen werden. DC/DC-Schaltregler sind speziell auf kritische Designanforderungen der Anwendung zugeschnitten, z. B. ein breiter Eingangsspannungsbereich, niedrige Eingangsspannung, Anwenderfreundlichkeit, hohe Leistungsdichte und digital geregelte Stromversorgung.


AC/DC-Lösungen: werden in Leistungselektronik-Anwendungen eingesetzt, bei denen eine sinusförmige Eingangswechselspannung mit 50 oder 60 Hertz zu Gleichstrom umgewandelt werden muss. AC/DC-Wandler können mehrere Leitungsausgänge haben und Funktionen wie Überstromschutz, Überspannungsschutz oder Kurzschlussschutz beinhalten.


Kabelloses Aufladen:Beim kabellosen Aufladen (kabelloses induktives Aufladen) wird elektrische Energie ohne Kabelverbindung von einem Ladegerät an einen Verbraucher übertragen. Das kabellose Aufladen funktioniert nach dem Magnetresonanzprinzip bzw. dem Prinzip der induktiven Stromübertragung.


Batteriemanagement: Mit dem richtigen Batteriemanagement sind äußerst genaue Ladeströme und Ausgangsspannungen möglich – Voraussetzungen für optimale Batterielebensdauer und Batterieleistung. Dies wird mit Hilfe von Batteriesensoren, Batteriezellencontrollern und Akkuladegeräten mit integrierten Schaltkreisen umgesetzt.


Power-over-Ethernet (PoE): PoE ist eine ausgereifte und an Bedeutung gewinnende Verbindungstechnik, mit der Verbraucher über Ethernet-Kabel mit Leistungsstrom versorgt werden. Dadurch brauchen keine zusätzlichen Stromkabel verlegt werden. PoE-Systeme sind höchst zuverlässig, benutzerfreundlich und kostengünstig. IP-Telefone, Wireless-Zugangspunkte und Sicherheitskameras sind nur einige Beispiele, in denen diese Technik zur Anwendung kommt.


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