{"id":38813,"date":"2020-03-09T13:36:00","date_gmt":"2020-03-09T18:36:00","guid":{"rendered":"https:\/\/flex.com\/resources\/designing-power-electronics-with-software"},"modified":"2026-03-15T19:15:20","modified_gmt":"2026-03-16T00:15:20","slug":"designing-power-electronics-with-software","status":"publish","type":"resource","link":"https:\/\/flex.com\/de\/resources\/designing-power-electronics-with-software","title":{"rendered":"Entwicklung von Leistungselektronik mit Software"},"content":{"rendered":"
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\n\t\t\tFlex<\/a>\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t\tRessourcen<\/a>\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t\tEntwicklung von Leistungselektronik mit Software<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t

Entwicklung von Leistungselektronik mit Software<\/h1>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\tVer\u00f6ffentlicht am
\n\t\t\t\t9. M\u00e4rz 2020\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tArtikel<\/span>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tKommunikation<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tStromversorgung f\u00fcr Rechenzentren<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tLeistung<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tLeistungsmodule<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Diese Softwarepakete sind nat\u00fcrlich auf die Ger\u00e4te eines bestimmten Herstellers zugeschnitten, weisen aber einen erheblichen Funktionsumfang gemeinsam auf.<\/p>\n\n\n\n

Die Konfiguration einzelner Module ist zwar f\u00fcr den Betrieb eines Systems unerl\u00e4sslich, doch ben\u00f6tigen Entwickler einen vollst\u00e4ndigen \u00dcberblick \u00fcber das gesamte Stromversorgungssystem und die Wechselwirkungen der Module, um m\u00f6gliche Probleme zu erkennen und zu beheben. Moderne Software f\u00fcr die Stromversorgungsentwicklung tr\u00e4gt dem Rechnung und bietet fortschrittliche Funktionen, die den gesamten Prozess vom Prototyp bis zur Serienproduktion unterst\u00fctzen.<\/p>\n\n\n\n

Die Software l\u00e4uft \u00fcblicherweise auf einem Host-PC und kommuniziert bidirektional mit dem Stromversorgungssystem \u00fcber einen gemeinsamen Bus wie PMBus. Hierf\u00fcr stehen USB-Adapter zur Verf\u00fcgung, die schnelle und zuverl\u00e4ssige Verbindungen erm\u00f6glichen. Ein Beispiel hierf\u00fcr ist der USB-zu-GPIO2-Adapter von TI.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 1: Software f\u00fcr die Leistungsplanung unterst\u00fctzt typischerweise den gesamten Entwicklungszyklus vom Prototyp bis zur Serienfertigung.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die meisten Softwareprogramme arbeiten projektbasiert. Der erste Schritt f\u00fcr Entwickler besteht darin, das Projekt mithilfe der Leistungsplanungssoftware als Datei auf dem PC anzulegen. Im ersten Arbeitsschritt wird das System zusammengestellt, indem die einzelnen Komponenten ausgew\u00e4hlt werden. Diese Arbeit erfolgt offline, wobei die Komponenten aus einer vom Hersteller bereitgestellten, in die Software integrierten Bibliothek ausgew\u00e4hlt werden.<\/p>\n\n\n\n

Angesichts der Vielzahl an Produkten der meisten Hersteller ist in der Regel eine Produktsuchfunktion verf\u00fcgbar. Diese erm\u00f6glicht die Suche anhand der Teilenummer, sofern diese bekannt ist. Weitere Suchoptionen wie Produkttyp, Ausgangsspannung\/-leistung, Merkmale\/Funktionen sowie die Gr\u00f6\u00dfe des Ger\u00e4ts sind ebenfalls h\u00e4ufig m\u00f6glich. Regelm\u00e4\u00dfige Software-Updates gew\u00e4hrleisten, dass stets alle aktuellen Ger\u00e4te zur Auswahl stehen.<\/p>\n\n\n\n

Im n\u00e4chsten Schritt werden mithilfe der Software die grundlegenden Systemparameter festgelegt. Dazu geh\u00f6ren die Konfiguration der PMBus-Adressen und die Definition aller Spannungsschienen im System. Anschlie\u00dfend konfigurieren die Entwickler mit der Software jede Schiene weiter und definieren Parameter wie Spannung, Anstiegszeiten, Fehlerparameter und mehr \u2013 abh\u00e4ngig von den F\u00e4higkeiten der Module, die die jeweilige Schiene versorgen. Bei komplexeren Systemen mit vollwertigen Modulen besteht der letzte Schritt der Einrichtung in der Konfiguration von Systemfunktionen wie Spannungsschienensequenzierung, -verfolgung und Phasenspreizung. <\/p>\n\n\n\n

Alle bisherigen Arbeiten wurden offline durchgef\u00fchrt; es ist weder eine PMBus-Verbindung noch zus\u00e4tzliche Hardware oder L\u00f6tkolben erforderlich. In diesem Stadium kann eine Systemkonfigurationsdatei erstellt werden, mit der die Ger\u00e4te\/das System in einer Fertigungsumgebung konfiguriert werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

An diesem Punkt entscheiden sich Entwickler jedoch in der Regel daf\u00fcr, die Konfiguration in Hardware zu testen. \u00dcber den Kommunikationsbus (\u00fcblicherweise PMBus) werden alle Konfigurationsinformationen an die Module gesendet und im Onboard-nichtfl\u00fcchtigen Speicher (NVM) gespeichert.<\/p>\n\n\n\n

Hardwarebewertung und -\u00fcberwachung<\/h2>\n\n\n\n

Moderne Software f\u00fcr die Leistungsplanung bietet in der Regel deutlich mehr Funktionen und M\u00f6glichkeiten als die reine Konfiguration von Modulen und Systemparametern. Da die Entwickler das System unter Spannung testen und optimieren k\u00f6nnen, erm\u00f6glicht die meisten Software eine detaillierte Leistungs\u00fcberwachung.<\/p>\n\n\n\n

Grunds\u00e4tzlich lassen sich Spannungsschienen \u00fcberwachen, doch Leistungsmodule liefern in der Regel weitaus mehr Daten. Je nach Softwarepaket und verwendeten Modulen k\u00f6nnen Entwickler Parameter wie Spannung und Strom an mehreren Punkten sowie Modultemperatur, Tastverh\u00e4ltnis und Betriebsfrequenz \u00fcberwachen. Diese Parameter lassen sich kontinuierlich erfassen, und fortschrittliche Software erstellt eine grafische Darstellung jedes Parameters \u00fcber die Zeit mit w\u00e4hlbaren Abtastintervallen und \u00dcberwachungsdauern. So erhalten Entwickler ein genaues Bild vom Systembetrieb.<\/p>\n\n\n\n

Viele Leistungsmodule enthalten Schaltungen zur Erkennung von Fehlern wie \u00dcberspannung, \u00dcberstrom, \u00dcbertemperatur usw. Software zur Leistungsplanung kann diese Alarme und Fehler ebenfalls \u00fcberwachen, und anhand der parametrischen Kurven k\u00f6nnen Entwickler den genauen Systemzustand unmittelbar vor dem Auftreten des Fehlers ermitteln.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 2: Konfigurationen k\u00f6nnen an die physische Hardware gesendet und von ihr empfangen werden.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Design und Entwicklung sind naturgem\u00e4\u00df iterative Prozesse, und Software f\u00fcr die Leistungsplanung ber\u00fccksichtigt die Notwendigkeit, Designs f\u00fcr optimale Leistung anzupassen. Entwickler k\u00f6nnen die im RAM der Module gespeicherten Werte auslesen und anschlie\u00dfend Konfigurationsanpassungen innerhalb der Software vornehmen, bevor sie die angepassten Parameter auf die Module laden und die Analyse der physischen Hardware fortsetzen.<\/p>\n\n\n\n

Sobald die Entwicklungsphase abgeschlossen ist und sich das Design stabilisiert hat, erm\u00f6glicht die Software das Schreiben der Konfiguration in eine endg\u00fcltige Konfigurationsdatei, die in der Fertigungsumgebung verwendet werden kann.<\/p>\n\n\n\n

Thermische Analyse und Auswertung<\/h2>\n\n\n\n

Bis vor Kurzem fehlte in Software zur Leistungsplanung lediglich die M\u00f6glichkeit zur detaillierten thermischen Simulation des Designs. Angesichts der in modernen Stromversorgungssystemen typischerweise geforderten Leistung und Leistungsdichte kann durch Simulation und Analyse sichergestellt werden, dass unter allen Betriebsbedingungen ausreichende Auslegungsreserven vorhanden sind.<\/p>\n\n\n\n

Anfang dieses Jahres brachte Flex Power Modules die Version 3.0 seines Produkts auf den Markt. Flex Power Designer-Software<\/a>\nDiese Funktion beinhaltet als einzige die thermische Analyse standardm\u00e4\u00dfig. Dank dieser neuen Funktion k\u00f6nnen Entwickler die thermische Leistung ihrer Designs umfassend simulieren und die Auswirkungen von \u00c4nderungen wichtiger Parameter wie Umgebungstemperatur, Kupferdicke der Leiterplatte und Zwangsluftk\u00fchlung beobachten.<\/p>\n\n\n\n

Das Simulationstool liefert eine grafische Darstellung der Abh\u00e4ngigkeiten zwischen verschiedenen Parametern, beispielsweise der Temperatur in Bezug auf Ausgangsstrom, Eingangsspannung oder L\u00fcfterdrehzahl. Anhand dieser Informationen k\u00f6nnen Entwickler \u00fcberpr\u00fcfen, ob ihre Konstruktion alle Vorgaben zur Leistungsreduzierung erf\u00fcllt und den Anforderungen der Sicherheitsbeh\u00f6rden entspricht. Dadurch wird das Risiko von Konstruktionsschw\u00e4chen minimiert. <\/p>\n\n\n

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Zur Unterst\u00fctzung digitaler Leistungsmodule haben mehrere Hersteller Software zur Designunterst\u00fctzung f\u00fcr Elektronikentwickler entwickelt.<\/p>","protected":false},"author":18,"featured_media":5072,"template":"","categories":[38,90,43,97],"tags":[],"content-type":[94],"class_list":["post-38813","resource","type-resource","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","category-communications","category-data-center-power","category-power","category-power-modules","content-type-article"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/38813","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource"}],"about":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/resource"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/18"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/38813\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":38875,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/38813\/revisions\/38875"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/5072"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=38813"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=38813"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=38813"},{"taxonomy":"content-type","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/content-type?post=38813"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}