Mini-Stromwandler spart Platz und bleibt cool
Innovation aus Dänemark basiert auf Silizium und macht Smartphones noch leistungsfähiger
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Hochleistungs-Stromwandler im Größenvergleich (Foto: dtu.dk, Ahmed Morsi Ammar) |
Lyngby (pte002/09.05.2019/06:05) Den weltweit kleinsten Stromwandler haben Forscher der Technischen Universität von Dänemark http://dtu.dk mithilfe von Silizium entwickelt. Geräte dieser Art wandeln die Spannung des Batteriestroms in die Spannungen um, die einzelne Komponenten eines Smartphones benötigen. Kamera, Sender, Empfänger, GPS und die übrigen elektronischen Geräte arbeiten mit bis zu 15 verschiedenen Spannungen. Normalerweise wird für jede Spannung ein eigener Wandler benötigt. Das nimmt viel Platz weg.
Silizium gegen Hitzeproblem
Das Problem, vor allem für Hersteller mobiler Geräte, ist die zuweilen hohe Temperatur. Die einzelnen verbauten Komponenten können, wenn sie miniaturisiert sind, schnell sehr heiß werden. 80 Grad Celsius sind leicht möglich. Das würde die Elektronik zerstören. Außerdem könnte das Smartphone Feuer fangen.
"Wir bauen die Schaltkreise, die die Spannung für die Komponenten erzeugen, auf einem neuen Werkstoff auf, nämlich auf Silizium", sagt Yasser Nour, der das Konzept mit Ahmed Morsi Ammar und einigen anderen Ingenieuren entwickelt hat. Bisher sind die Schaltkreise auf FR-4 aufgebaut. Das ist eine Klasse schwer entflammbarer Verbundwerkstoffe aus Epoxidharz und Glasfasergewebe. Silizium verhindere die Bildung von Hotspots mit sehr hohen Temperaturen, weil es die Wärmeenergie verteile. FR-4 kann das nicht. "Der neue Wandler erreicht eine Temperatur von 45 Grad Celsius und das ist perfekt", verdeutlicht 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 den Experten nach 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 miniaturisiert werden.
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