Zero Overvoltage Switching

Motivation

Wer kennt nicht den Lehrsatz: „Ist die Abschaltüberspannung zu hoch, musst Du halt langsamer schalten!“ Das innovative Verfahren des Zero-Overvoltage-Switching (ZOS)  durchbricht dieses Paradigma mit der erstaunlichen Botschaft „Aber wenn Du schnell genug schaltest, verschwindet die Überspannung völlig!“.

Die Zero-Overvoltage-Switching (ZOS)-Technologie bietet einen alternativen Ansatz, bei dem die inhärent vorhandenen parasitären Elemente gezielt genutzt werden, um Transistoren nahezu verlustfrei, überschwingungsfrei und mit maximaler Geschwindigkeit zu schalten. Dadurch wird ein vollständiges Ausschöpfen des Potenzials von Wide-Bandgap-Bauelementen möglich und der Weg zu noch effizienterer und kompakterer Leistungselektronik geebnet.

Herausforderungen

ZOS nutzt gezielt die parasitären Induktivitäten und Kapazitäten innerhalb der Kommutierungszelle, um Überspannungen beim Abschalten zu vermeiden. Damit das Verfahren zuverlässig funktioniert, müssen zahlreiche Parameter sorgfältig aufeinander abgestimmt werden. Besonders entscheidend sind das extrem schnelle Schalten – was hohe Anforderungen an den Gate-Treiber stellt – sowie der spezifische Aufbau der Kommutierungszelle, der exakt auf die ZOS-Bedingungen zugeschnitten sein muss. Nur wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, lassen sich die Vorteile von ZOS voll ausschöpfen.

Forschungsaufgaben

• Modellierung und Simulation parasitärer Elemente
• Optimierung von Kommutierungszellen
• Gate-Treiber-Design für ultraschnelles Schalten
• Prototypenentwicklung und experimentelle Validierung