Aufbau und Inbetriebnahme eines galvanisch trennenden GaN-DC/DC Wandlers für VIPV-Anwendungen

  • chair:VIPV
  • type:Bachelorarbeit extern (Fraunhofer ISE)
  • time:2023 abgeschlossen
  • tutor:

    M.Sc. Marcus Becker

  • person in charge:

    Luca Tabari

  • Motivation

    Innerhalb der letzten Jahre haben mehrere Automobilhersteller die Entwicklung von Elektroautos mit integrierter PV angekündigt, sogenannte Vehicle-Integrated Photovoltaik (VIPV). Diese versprechen, die benötigten Ladekosten zu verringern und die Maximalreichweiten zu erhöhen.
    Um die Spannung der Solarzellen (30-60 V) an die Batteriespannung (400 V) anzupassen, wird ein galvanisch isolierender DC/DC Wandler mit einer Leistung von 300 W benötigt. Da Gewicht und Volumen im Auto von entscheidender Bedeutung sind, ist die Nutzung von GaN-Wandlern mit sehr hohen Schaltfrequenzen vielversprechend.
    Deswegen soll im Zuge dieser Arbeit GaN-Halbleiterchips eines neuen Herstellers untersucht und in einem DC/DC Wandler integriert werden.
    Dazu werden die Halbleiter zuerst in einem Doppelpulstest charakterisiert und die Ergebnisse in ein PLECS-Modell überführt. Mit Hilfe dessen kann die maximale Performance der Halbleiter bestimmt werden und das Design eines bestehenden DC/DC-Wandlers angepasst werden. Nach Anpassung der Schaltpläne und Layouts werden die entsprechenden Platinen aufgebaut und elektrisch sowie thermisch vermessen.

    Ihre Aufgaben sind:

    • • Elektrische Charakterisierung eines GaN-HEMTs
    • • Elektrisch-/Thermische Simulation des galv. Isolierenden DC/DC Wandlers (SAB)
    • • Schaltplan-/ und Layout-Entwicklung
    • • Aufbau und Vermessung des Wandlers

    Was Sie mitbringen

    • • Studium der Elektrotechnik oder Ähnlichem
    • • Kenntnisse und/oder Erfahrungen in der Leistungselektronik
    • • Vorkenntnisse in Schaltungs- und Layoutentwicklung sind vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich