Heute verbreitete Schaltnetzteile sind in der Regel leicht und kompakt, wegen der darin verbauten Elektrolytkondensatoren jedoch auch fehleranfällig. Wesentlich langlebiger wären Folienkondensatoren, sagt das Karlsruher Institut für Technologien (KIT). Allerdings gibt es einen Haken: Sie brauchen bis zu zehnmal mehr Platz. Die Wissenschaftler des Lichttechnischen Instituts (LTI) am KIT haben jetzt ein digitales Regelungsverfahren entwickelt, bei dem Folienkondensatoren zum Einsatz kommen – bei nur leicht gesteigertem Platzbedarf.

Verwendet werden Schaltnetzteile überall – vom Ladegerät für das Smartphone über das Netzteil des Laptops oder der Waschmaschine bis hin zur LED-Leuchte oder Ladestationen für E-Autos. Sie wandeln den Wechselstrom aus der Hausleitung in den vom Gerät benötigten Gleichstrom um.

Mikroprozessoren machen Technologie erst möglich

Das Regelungsverfahren, das auf einem im Netzteil eingebauten Mikroprozessor läuft, erkennt störende Umgebungseinflüsse, sodass beispielsweise höhere Spannungsschwankungen ausgeglichen werden können. Dadurch sind Speicherkondensatoren mit geringerer Kapazität ausreichend. Die Vorteile fasst Michael Heidinger vom LTI zusammen: "Die Verwendung dieser Folienkondensatoren eliminiert die Hauptausfallursache von Netzgeräten, die Elektrolytkondensatoren. Dies kann je nach Design die Betriebsdauer verdreifachen." Das Ergebnis sei ein viel geringerer Wartungsaufwand. "Ein großer Vorteil vor allem an Stellen, bei denen es auf höchste Zuverlässigkeit ankommt, wie in der Luftfahrt, bei Elektroautos oder industriellen Anwendungen."

Industriepartner für Prototypen gesucht

Möglich sei diese Technologie erst mit der Verbreitung von sehr leistungsstarken Mikroprozessoren geworden, erklärt Heidinger. "Man kann die Digitalisierung der Netzteile mit dem Technologiesprung von der analogen zur digitalen Fotografie vergleichen." Die Technologie bringt weitere Vorteile der Digitalisierung, wie die Fähigkeit zur Fernwartung und die damit verbundene Integration in das Internet of Things. Die Forscher suchen jetzt Industriepartner, die basierend auf dem existierenden Prototypen für ihre Anwendung passende Netzteile konzipieren. (sg)