• Der neue edgeRX Pro-Sensorknoten erweitert die Funktionen der Flaggschiff-Plattform edgeRX von TDK SensEI.
• Die verbesserte Leistung ermöglicht höhere Abtastfrequenz, leistungsstärkere KI-Modelle und die Unterstützung einer größeren Bandbreite an Sensoren.
• Magnetometer und akustische Sensorik eröffnen neue Möglichkeiten für die industrielle Überwachung und Analyse.
• Der Dauerbetrieb wird durch flexible Optionen für kabelgebundene Stromversorgung oder langlebigen Batteriebetrieb ermöglicht.

Die TDK Corporation (TSE:6762) hat heute die TDK SensEI edgeRX Pro eingeführt, einen neuen Hochleistungs-Sensorknoten, der ihre Predictive-Maintenance-Plattform edgeRX erweitert.

edgeRX Pro integriert Schwingungs-, Akustik-, Magnet-, Temperatur- und Rotationssensorik. Dazu nutzt das System ein integriertes 6-Achsen-IMU sowie Edge-AI-Verarbeitung in einem kompakten IP67-Gehäuse. Neben dem Batteriebetrieb unterstützt es eine USB-Stromversorgung, wobei USB priorisiert wird. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz sowohl für Testzwecke als auch für fest installierte Anwendungen. Entwickelt für raue Industrieumgebungen, ermöglicht edgeRX Pro eine Langzeitüberwachung mit bis zu zehn Jahren Batterielaufzeit.

„edgeRX Pro bietet Kunden eine größere Flexibilität bei der flächendeckenden Implementierung von Predictive Maintenance“, sagte Sundeep Ahluwalia, Chief Product Officer bei TDK SensEI. „Durch die Integration von akustischer und Magnetometer-Sensorik deckt edgeRX Pro ein breiteres Spektrum an Predictive-Maintenance-Anwendungen ab. Eine Stromversorgung über USB ermöglicht höhere Abtastraten und robustere KI-Modelle, während ein Batteriebetrieb mit bis zu zehn Jahren skalierbare, wartungsarme Einsätze in industriellen Umgebungen erlaubt.“

Der Sensor erweitert die Plattformfunktionen durch höhere Abtastraten, robustere Analysen direkt auf dem Gerät und zusätzliche Sensoreingänge – darunter für eine 6-Achsen-IMU, Magnetometer und digitales Mikrofon. Dies trägt dazu bei, subtile Anomalien besser zu erkennen und umfassendere Erkenntnisse für die vorausschauende Wartung zu gewinnen. Die Ergänzung der edgeRX-Plattform um akustische und magnetische Sensorik ermöglicht es edgeRX Pro, ein breiteres Spektrum industrieller Anwendungen abzudecken. Dazu gehören die Erkennung von Druckluftleckagen, von akustischen Anomalien, die Rotations- und Ausrichtungsanalyse, die Erkennung von Öl- und Gasleckagen sowie von Anomalien an Gleiskomponenten und Lagern. Gleichzeitig bietet edgeRX Pro einen umfassenderen Überblick über den Zustand und die Leistung von Anlagen.

Hauptanwendungsgebiete

• Fertigung (Lithiumbatterie, Halbleiter, Präzisionsbearbeitung, Eisen und Stahl)
• Energie- und Versorgungswirtschaft (elektrische Energie, Erdgas, Erdöl)
• Gebäudeklimatisierung und -automatisierung
• Lager und Industrieanlagen
   

• TDK hat Vermögenswerte von OQmented erworben, um sein Portfolio an AR-Display-Technologien zu stärken.
• Die Akquisition umfasst wertvolles geistiges Eigentum, technisches Know-how sowie MEMS-basierte Laserstrahl-Abtasttechnologie.
• Die Akquisition unterstützt die Strategie von TDK, fortschrittliche, vertikal integrierte Display-Lösungen für zukünftige Smart-Glasses zu entwickeln. Dabei werden die Eye-Intent-Technologie von TDK, das Vollfarb-Lasermodul (FCLM), der MEMS-Spiegel und weitere interne TDK Technologien kombiniert, um ein Smart-Glasses-Display-System unter dem Namen TDK AIsight aufzubauen.  

Die TDK Corporation (TSE:6762) gibt bekannt, dass sie Vermögenswerte von OQmented (rechtlicher Name: Kiitz Technologies GmbH) erworben hat. Zu diesen Werten gehören unter anderem Patentrechte. Das deutsche Unternehmen ist für seine Expertise im Bereich MEMS-basierter Laserstrahl-Abtastung sowie fortschrittlicher Displaytechnologien bekannt. Durch die Kombination von TDKs Eye-Intent-Technologie, FCLM, MEMS-Spiegeln und weiteren Technologien verfolgt TDK das Ziel, ein Displaysystem zu entwickeln, das die Leistungsfähigkeit von Smart Glasses maßgeblich beeinflussen wird.

Die Transaktion stärkt TDK AIsight, das Augmented-Reality (AR)-Display-Geschäft von TDK, und unterstützt die Unternehmensstrategie zur Entwicklung optischer Lösungen der nächsten Generation für Smart Glasses und andere immersive Display-Anwendungen.

Durch die Akquisition erhält TDK Zugang zu geistigem Eigentum, technischem Know-how sowie wichtigen technischen Kompetenzen, die das bestehende Fachwissen des Unternehmens in den Bereichen MEMS, Optik, Elektronik und Systemintegration ergänzen. Die übernommenen Vermögenswerte sollen die Bemühungen von TDK beschleunigen, eine vertikal integrierte Light-Engine-Plattform für AR-Displaysysteme aufzubauen.

Im Rahmen des KI-Ökosystems bietet TDK ein breites Portfolio an Komponenten für den Smart-Glasses-Markt an, für den mittel- bis langfristig ein kontinuierliches Wachstum erwartet wird. Um die Kompetenzen in diesem Bereich weiter auszubauen, übernahm TDK im Juni 2025 SoftEye, Inc., ein US-amerikanisches Unternehmen für Systemlösungen, das kundenspezifische Chips, Kameras, Software und Algorithmen für Smart Glasses entwickelt. Im darauffolgenden Jahr gründete TDK das Unternehmen TDK AIsight, um den Ausbau seines Geschäftsbereichs für Smart-Glasses-Lösungen zu beschleunigen und die Entwicklung von KI-Brillen zu unterstützen, die intuitive und überzeugende Nutzererlebnisse ermöglichen.

„Durch die Integration der Kompetenzen von OQmented in TDK AIsight stärken wir unsere Position in einem äußerst vielversprechenden Marktsegment“, sagt Te-Won, CEO von TDK AIsight. „Diese Akquisition erweitert unsere Möglichkeiten, innovative Display-Lösungen zu entwickeln und die steigende Nachfrage nach leistungsstarken AR-Geräten zu bedienen.“

Das Technologieportfolio von OQmented passt besonders gut zu TDKs Schwerpunkt auf Display-Innovationen, darunter MEMS-Spiegeltechnologie, Laser Beam Scanning und die Entwicklung von Display-Engines. Mit dieser Übernahme will TDK seine Grundlage für die Kommerzialisierung und Fertigung fortschrittlicher Light-Engine-Lösungen weiter stärken.

Die Integration dieser Vermögenswerte unterstützt das übergeordnete Ziel von TDK, vollständige Display-Systeme zu entwickeln, die sich für Konsumgüter-, Automobil-, Industrie- und Mobilitätsanwendungen
skalieren lassen.

Die TDK Corporation hat ihr Sortiment an Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren in axialer und Lötstern-Ausführung mit einer Nennspannung von 125 V um die Serien B43693/B43793 (125 V bis 250 V) erweitert. Zudem hat das Unternehmen die bestehenden Serien B41687/B41787 (25 V bis 63 V) um Bauelemente mit einer Nennspannung von 63 V ergänzt. Dies adressiert die steigende Nachfrage nach kompakten DC-Link-Kondensator-Batterien mit hohen Ripple-Strömen im Bereich von 48 V bis 120 V. Solche Batteriespannungen kommen häufig in Anwendungen wie kleinen xEVs und Micromobility-Plattformen vor, aber auch in industriellen Systemen wie Gabelstaplern, Elektrobooten und humanoiden Robotern.

Die Serien B43693/B43793 machen das Serienschalten von Kondensatoren überflüssig, da ein einzelnes Bauelement höhere Zwischenkreisspannungen erlaubt. Dies kann den Aufbau von Kondensator-Batterien vereinfachen und die Robustheit sowie den Wirkungsgrad des Systems erhöhen. Die Bauelemente unterstützen Rippleströme von bis zu 21,6 A und arbeiten bei Temperaturen von bis zu +140 °C. Die Kapazitätswerte reichen von 56 µF bis 650 µF, die Baugrößen von 16 x 25 mm bis 21 x 49 mm (Durchmesser x Länge). Die 125-V-Varianten werden in der Regel für 96-V-Systemdesigns verwendet, die nur wenig Platz zur Verfügung haben, einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt sind, dynamischen Lastbedingungen unterliegen und einen stabilen Energiepuffer benötigen.

Bei den Serien B41687/B41787 haben alle Kondensatoren den gleichen axialen oder Lötstern-Aufbau. 
Dadurch lässt sich das Systemdesign über alle Spannungsklassen hinweg standardisieren. Die für Betriebstemperaturen bis +150 °C ausgelegten Bauelemente bieten Kapazitäten von 510 µF bis 4800 µF.

Beide Serien zeichnen sich durch einen niedrigen Ersatzserienwiderstand (ESR) und eine hohe Ripplestrom-Belastbarkeit aus. Dies reduziert Leistungsverluste und verbessert den Wirkungsgrad innerhalb des DC-Links von Invertern. Das mechanische Design ist für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen und standardmäßig bis zu einer Vibrationsfestigkeit von 20 g ausgelegt, auf Anfrage auch bis zu 60 g. Durch axiale und Lötstern-Anschlüsse sind flexible Montagekonfigurationen möglich, darunter horizontal, vertikal, auf Leiterplatten und auf Sammelschienen.

Durch eine verbesserte Montage auf einem Kühlkörper können die 125-V-Kondensatoren der Serie B43693/B43793 darüber hinaus mehr als doppelt so viel Ripplestrom wie üblich aufnehmen. Dadurch können Anwender die Größe und die Kosten ihrer Kondensator-Batterien deutlich reduzieren. So steigt beispielsweise der maximal zulässige Ripplestrom eines 18 x 30 mm großen Bauelements von 5,2 A (bei einer Umgebungstemperatur von +105 °C) auf 11,1 A, wenn das Aluminiumgehäuse über einen Kühlkörper auf +105 °C gehalten wird. Dies bietet Entwicklern entscheidende Vorteile in Bezug auf Leistungsdichte, reduzierten ESR, weniger Bauelemente pro Bank und somit geringere Montagekosten, ohne die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.

Die TDK Corporation präsentiert die Doppeldrosseln der EP21-Serie (Bestellnummer: B82552J*J021) in Flachdrahttechnik. Die SMD-Bauelemente filtern Gleichtaktstörungen und messen lediglich 23,8 x 17,7 mm² bei einer Höhe von 21,6 bis 22,3 mm. Um den Platzbedarf auf der Leiterplatte zu minimieren, befinden sich die Anschlüsse dieser Bauelemente auf der Unterseite. Sie kommen als Gleichtaktdrosseln für Anwendungen wie DC/DC-Wandler oder andere EMV-Schutzschaltungen bei Niederspannung zum Einsatz. Durch ihre vierpolige Ausführung sind sie zudem mechanisch äußerst strapazierfähig.

Sie unterstützen Nennspannungen von 48 V (AC) bzw. 80 V (DC) und Bemessungsströme von 20,3 bis 35 A ohne Derating bei Temperaturen bis +70 °C. Darüber hinaus ist jedoch ein Derating erforderlich. Der Gleichstromwiderstand beträgt lediglich 0,44 mΩ, während die Bemessungsinduktivität zwischen 160 und 640 µH liegt. Gleichzeitig bewegt sich die durchschnittliche Streuinduktivität bei lediglich 200 nH. Die maximale Impedanz liegt je nach Typ zwischen 500 kHz und 3 MHz.

• Standort im Stadtzentrum von Timișoara im Westen Rumäniens
• Zusätzliche Präsenz stärkt Automotive-Geschäft in Osteuropa

Die TDK Corporation hat ein Vertriebsbüro in Rumänien eröffnet. Es liegt im Zentrum von Timișoara im Westen des Landes, nahe den Grenzen zu Ungarn und Serbien. Von dort aus betreuen zunächst sechs Mitarbeiter Kunden vor allem aus dem Bereich Automotive.

In den vergangenen Jahren haben große Automotive-Kunden nicht nur Fertigung in osteuropäischen Ländern aufgebaut, sondern auch Forschung & Entwicklung sowie Einkauf. Diese Kunden sollen nun vor Ort direkt und umfassend mit passiven Bauelementen und Sensoren bedient werden. „Der neue Standort ist ein Bekenntnis zu unserem Automobil-Geschäft in Europa, und wird unsere gute Position in der Region weiter stärken“, sagt Josef Vissing, President TDK Europe.

Andrei Buhaceanu, einer der beiden neuen Leiter des Vertriebsbüros, fügt hinzu: „Unser neues Vertriebsbüro in Timișoara bringt uns viel näher an unsere Kunden heran, die ihre Präsenz in Osteuropa zuletzt ausgebaut haben. Es wird neue Geschäftsmöglichkeiten für TDK eröffnen.“

Das neue Büro ist das achtzehnte Vertriebsbüro von TDK in Europa.

Adresse und Kontaktdaten des Büros lauten:

TDK Romania S.R.L. 
St Coriolan Brediceanu 10, AFI Park Building C, Mezanin
Timișoara 300011
ROMANIA

E-Mail: teu.sales.romania(at)tdk.com
Telefon: +40723114111
 

Von links: Uwe Aistleitner (Managing Director Central and South Eastern Europe und Managing Director Vertriebsbüro Timișoara), Andrei Buhaceanu (Strategic Account Manager Aumovio und ebenfalls Managing Director Vertriebsbüro Timișoara), Josef Vissing (President TDK Europe) und Oliver Hüttner (Managing Director TDK Europe).

Überspannungen und daraus resultierende hohe Stoßströme können elektrische und elektronische Geräte beschädigen oder zerstören. Ein zuverlässiger Überspannungsschutz ist daher unerlässlich. TDK hat unter Verwendung eines neuen Keramikmaterials eine Serie von Vielschichtvaristoren mit hoher Stoßstrom-Belastbarkeit entwickelt. Diese verbinden kompakte Abmessungen mit herausragender Leistungsfähigkeit. 

Überspannungen können aus verschiedenen Quellen stammen, unterschiedliche Energiepegel aufweisen und auf verschiedenen Wegen in Systeme gelangen. In jedem Fall beeinflussen sie elektrische Geräte. 

ESD-Impulse gemäß IEC 61000-4-2 wirken sich beispielsweise vor allem auf die Ein- und Ausgänge von Kommunikationsgeräten aus. Diese werden entweder mit einer Spannung von 8 kV bei Kontaktentladung oder mit 15 kV bei Luftentladung getestet. Die zugehörigen Impulsformen zeichnen sich durch eine extrem steile Flanke mit Anstiegszeiten im Nanosekundenbereich aus. Allerdings beträgt die Energie dieser Impulse nur wenige Millijoule, also relativ wenig. Zum Schutz vor ESD-Ereignissen bietet TDK ein breites Sortiment an Vielschichtvaristoren (MLVs) in SMD-Gehäusen für verschiedene Nennspannungen an. Die kleinste Ausführung hat eine Grundfläche von nur 0,4 x 0,2 mm² bei einer Höhe von lediglich 0,1 mm. Aufgrund ihrer geringen Größe werden diese Varistoren häufig in kompakten mobilen Anwendungen wie Smartphones, Tablets und Wearables eingesetzt. 

Eine weitere Form der Überspannung gelangt vor allem über die Stromversorgungsleitungen in das System. Ursachen hierfür können Blitzeinschläge in der Nähe oder Lastabwürfe sein. Diese Ereignisse können Stoßströme von mehreren Kiloampere auslösen, die nur Mikrosekunden andauern. Im schlimmsten Fall kann die Energie dieser Impulse mehrere tausend Joule betragen, also ein Vielfaches der Energie, die bei ESD-Ereignissen auftritt. Die Widerstandsfähigkeit von Bauelementen gegenüber diesen hochenergetischen Impulsen wird nach IEC 61000-4-5 bestimmt. Dabei kommen ein 8/20-μs-Impuls für den Kurzschlussstrom und ein 1,2/50-μs-Impuls für die Leerlaufspannung zum Einsatz (Abb. 1 und 2). 

Impulsformen nach IEC 61000-4-5

Abbildung 1:

Messung des Kurzschlussstroms (8/20 μs)

Abbildung 2:

Messung der Leerlaufspannung 1.2/50 μs

Um wirksam vor solchen Ereignissen zu schützen, müssen Schutzbauelemente so ausgelegt sein, dass sie die zu erwartenden Ableitströme und die entsprechenden Energiepegel aufnehmen können. Aus diesem Grund sind konventionelle Varistoren meist relativ groß. 

Neues Keramikmaterial ermöglicht kompaktere Designs

Um Vielschichtvaristoren leistungsfähiger und kompakter zu gestalten, hat TDK ein neues Keramikmaterial für seine neue Serie mit hoher Stoßspannungsfestigkeit entwickelt. Dazu sind die ZnO-Varistoren mit einem speziellen Metalloxid stärker dotiert, wodurch das neue Keramikmaterial verbesserte Eigenschaften und eine feinere Korngröße aufweist. Dadurch ergeben sich deutlich mehr Korngrenzen pro Volumeneinheit. Damit lässt sich die Stromdichte bei gleichem aktivem Volumen des Bauelements mehr als verdreifachen. Gleichzeitig steigt die Dielektrizitätszahl um ein Vielfaches, sodass die elektrische Feldstärke (EV) deutlich höher ausfällt – ebenfalls bei gleichem Volumen (Abb. 3).

Abbildung 3:

Vergleich von herkömmlicher und neuer Keramik

Dank feinerer Kornstruktur mittels einer speziellen Metalloxiddotierung der ZnO Varistorkeramik kann eine höhere Feldstärke in den neuen EPCOS Vielschichtvaristoren der High-Surge-Serie erzielt werden. Dies ermöglicht zum einen, dass eine höhere Anzahl von Innenelektroden im identischen Bauteilvolumen integriert werden können und damit die High-Surge-Performance verbessert wird. Zum anderen, kann die identische Performance in einer kleineren Bauform realisiert werden, wodurch eine weitere Miniaturisierung der Varistoren möglich ist.

Aufgrund ihrer verbesserten elektrischen Charakteristika können Varistoren durch mehr Innenelektroden eine höhere Spannungsklasse erreichen. Dadurch kann das Bauelement einen erheblich höheren Stoßstrom bewältigen oder bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit kann das Bauelement kleiner werden. Beispielsweise gibt es Standard-Varistoren, die Stoßströme von 1200 A (8/20 μs) in der Gehäusegröße EIA 2220 aufnehmen können, während TDK mit der neuen Keramik die gleiche Leistung im Formfaktor 1210 erreicht hat. Damit reduziert sich das Volumen auf weniger als ein Drittel. Die neuen Varistoren kommen daher vor allem in IoT- und Industrie-4.0-Anwendungen zum Einsatz, in denen Miniaturisierung wichtig ist. 

Niedrigere Klemmspannung, höhere Performance

Aufgrund der höheren zulässigen Feldstärke des neuen Keramikmaterials und der höheren Anzahl von Innenelektroden konnte TDK die Klemmspannung der Bauelemente senken. Als Klemmspannung versteht man den Wert, bei dem der Varistor zu leiten beginnt. Bei gegebenem Strompegel erhöht sich mit steigender Klemmspannung die elektrische Verlustleistung (P = U ∙ I) und letztlich die Wärmeabgabe (E = P ∙ t) im Varistor. Umgekehrt gilt: Niedrigere Sperrspannungen lassen bei gleicher Energieaufnahmefähigkeit höhere Ströme zu. 

Der Vielschichtvaristor CT2220K50E2G aus der bisherigen Überspannungsschutzserie von TDK beispielsweise ist mit einer Klemmspannung von 135 V bei 10 A spezifiziert. Im Gegensatz dazu kann der neue Typ CT2220S50E3G mit hohem Stoßstrom, niedriger Klemmspannung und verbessertem Material bei derselben Klemmspannung einen Stoßstrom von 400 A bewältigen (Abb. 4). Folglich schützt der neue Typ deutlich besser. 

Abbildung 4:

Höherer Stoßstrom bei gleicher Klemmspannung

Der neue EPCOS High-Surge-Low-Clamp-Typ erlaubt bei einer Klemmspannung von 135 V einen Stoßstrom von 400 A.

Weniger Bauelemente, besserer Schutz 

Damit SMD-Vielschichtvaristoren möglichst hohe Stoßströme absorbieren können, schaltet man häufig mehrere Bauelemente parallel. Da Varistoren jedoch Toleranzen von bis zu ±20 Prozent bei der Klemmspannung aufweisen, müssen die Bauelemente für solche Anwendungen präzise aufeinander abgestimmt werden. Das ist mit erheblichen Mehrkosten verbunden. Ein weiterer Nachteil ist, dass die elektrischen Eigenschaften der einzelnen Bauelemente selbst bei engen Toleranzen leicht voneinander abweichen. Folglich verteilt sich der Strom bei einer Überspannung ungleichmäßig auf die Bauelemente, sodass der am stärksten belastete Varistor ausfallen kann.

Mithilfe des neuen Keramikmaterials von TDK kann ein einzelner Varistor nun bereits hohe Stoßströme aufnehmen. Das erhöht die Zuverlässigkeit, reduziert die Zahl der Bauelemente und spart Platz auf der Leiterplatte sowie Montagekosten. 

Kenndaten

Die TDK Corporation stellt die Serie E13 EM (Bestellnummer: B8280*F*) vor, die als IGBT-/MOSFET-Ansteuerübertrager im Automotive-Bereich mit 500-V-Batteriesystemen konzipiert ist. Sie sorgen beispielsweise in Traktionsumrichtern sowie kompakten DC/DC-Wandlern für eine zuverlässige galvanische Trennung. Da die neue Serie strenge Anforderungen an Luft- und Kriechstrecken erfüllt, unterstützt sie eine sichere und effiziente Spannungswandlung in xEV-Plattformen. In diesen Mobilitätslösungen sind eine robuste galvanische Trennung und ein platzsparendes Design entscheidend.

Die E13-EM-Serie basiert auf MnZn-Ferritkernen und zeichnet sich durch eine kompakte SMD-Bauweise mit einer Stellfläche von 18,6 x 14,6 mm² sowie einer maximalen Höhe von 12 mm aus. Die Übertrager unterstützen typische Betriebsfrequenzen im Bereich von 100 kHz bis 400 kHz und sind wahlweise für Sperr- oder Gegentaktwandler erhältlich. Die Induktivitätswerte reichen von ca. 1,8 µH bis 240 µH bei Sättigungsströmen von bis zu 9 A. Dadurch lassen sich die Bauelemente flexibel für verschiedene Stromversorgungs-Architekturen einsetzen. Eine geringe Streuinduktivität und optimierte Windungsstrukturen gewährleisten eine stabile Signalübertragung mit hohem Wirkungsgrad in Anwendungen mit schnell schaltenden Leistungshalbleitern.

Ein wesentliches Merkmal der E13-EM-Serie ist ihr ausgereiftes Isolationssystem. Mit Kriechstrecken von bis zu 6,3 mm und Luftstrecken von bis zu 5,5 mm erfüllen die Übertrager die Anforderungen an die Basisisolierung bei 500 V (DC) und die verstärkte Isolierung bei 300 V gemäß den Normen IEC 60664-1 und IEC 61558-2-16. Die Bauelemente sind für transiente Überspannungen bis 2500 V und eine Teilentladungs-Löschspannung von 900 V spezifiziert. Da die Serie nach AEC-Q200 Rev. E qualifiziert und für den Betrieb von -40 °C bis +150 °C ausgelegt ist, erfüllt sie die Zuverlässigkeitsstandards für Automotive-Anwendungen.

Der Sensoren-Standort Batam in Indonesien hat eine eigene Photovoltaik-Anlage auf dem Dach des Werksgeländes in Betrieb genommen. Auf einer Fläche von rund 2.000 Quadratmetern sind Solarmodule installiert. Sie erzeugen fast 400 Megawattstunden Strom im Jahr, das entspricht 2 Prozent des jährlichen Strombedarfs des Werks. Die CO_₂-Emissionen des Standorts werden dadurch um voraussichtlich 220 Tonnen pro Jahr reduziert.  

„Die Installation dieser Anlage ist ein strategisches Pilotprojekt für unser Werk und ein wichtiger Schritt zur Erreichung unserer Unternehmensziele im Bereich erneuerbare Energien“, sagt Santhosh P. V., Leiter Facility Management am Standort Batam. Er fügt hinzu: „Indem wir jährlich 400 Megawattstunden saubere Energie direkt in unser stark ausgelastetes Produktionsnetz einspeisen, ergänzen wir unseren herkömmlichen Stromverbrauch und sammeln gleichzeitig wertvolle Erfahrungen mit skalierbarer Infrastruktur für erneuerbare Energien für die Zukunft.“ 

Photovoltaik-Anlagen haben bereits die Standorte Deutschlandsberg, Heidenheim, Hongqi, Johor Bahru, Kalyani, Kutina, Málaga, Nashik, Šumperk, Szombathely, Xiamen und Zhuhai FTZ. Erweiterungen bestehender Anlagen sind an verschiedenen Standorten geplant. Insgesamt stieg die an und für TEG Standorte weltweit erzeugte Solarenergie in den vergangenen Jahren kontinuierlich auf etwa 37.000 Megawattstunden im Geschäftsjahr T130 an. Für das neue Geschäftsjahr T131 ist ein weiterer Anstieg auf rund 42.000 Megawattstunden geplant.

Anwendungen für Smart Buildings und Smart Homes wie intelligente Thermostate, Zugangskontrollsysteme und Einbruchmeldeanlagen werden im Gebäudemanagement zunehmend zum Standard. Unter diesen Anwendungen sind Brandmeldeanlagen von besonderer Bedeutung, da sie Menschenleben und Sachwerte schützen. TDK bietet eine Reihe von Bauelementen an, die für die Zuverlässigkeit von Brandmeldeanlagen von entscheidender Bedeutung sind. Besonders wichtig sind dabei Lösungen für den Überspannungsschutz.

Bürogebäude, Hotels, Flughäfen und Einkaufszentren, also Gebäude, die für eine große Anzahl von Personen ausgelegt sind, müssen mit automatischen Brandmeldeanlagen ausgestattet sein. Diese komplexen Systeme umfassen Sensoren, Aktuatoren, Stromversorgungseinheiten und Systeme zur Datenübertragung. In der Regel ist jeder Brandmelder an ein Netzwerk angeschlossen und über dieses mit einer Steuerzentrale verbunden. Je nach Bauweise und Grundriss des Gebäudes kommen Ring- oder Stern-Netzwerktopologien zum Einsatz. In regelmäßigen Abständen überprüft die Steuerzentrale die installierten Geräte. Löst ein Melder aus, initiiert die Steuerzentrale die erforderlichen Maßnahmen. Dazu gehören akustische und optische Alarme, das Schließen von Brandschutztüren sowie die Benachrichtigung der Feuerwehr über ein kabelgebundenes oder kabelloses Netzwerk.

Brandmeldeanlagen beispielsweise werden über 24-Volt-Stromversorgungseinheiten betrieben. Damit diese Anlagen auch bei längeren Stromausfällen funktionsfähig bleiben, wird die 24-Volt-Stromversorgungseinheit mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) kombiniert. Neben Brandmeldern muss das System auch Bewegungsmelder und Glasbruchsensoren umfassen. Abbildung 1 veranschaulicht den grundlegenden Aufbau einer Brandmeldeanlage.

Abbildung 1:

Aufbau einer Brandmeldeanlage in Doppelring-Topologie für die Brandmelder. Die akustischen Signalgeber (Sirenen) arbeiten in Stern-Topologie.

Je nach Anforderung nutzen Brandmelder unterschiedliche Sensortechnologien:

• Optische Sensoren erkennen Rauch
• Temperatursensoren erkennen Temperaturanstiege
• Gassensoren erkennen CO und CO₂

Abbildung 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Brandmelders, der mit optischen Sensoren ausgestattet ist.
 

Abbildung 2:

Die Spannungen für den Mikrocontroller (3,3 V) sowie für den Infrarot-Sender und -Empfänger (10 V) werden intern aus der Versorgungsspannung (24 V) erzeugt.

Hohe Anforderungen an den Überspannungsschutz

Aufgrund ihrer Komplexität sind Feuermeldeanlagen anfällig für verschiedene Arten von Überspannungen. Diese können sowohl auf Daten- als auch auf Stromversorgungskabeln auftreten. Lange Kabel bieten zahlreiche mögliche Eintrittsstellen für Überspannungen, wodurch sich das Problem noch verschärft. Abbildung 3 gibt einen Überblick über die verschiedenen Arten von Überspannungen.

Abbildung 3:

Überspannungen unterscheiden sich je nach Spannung, Dauer und Ursache. Folglich variieren auch die Wellenformen und die Normen, nach denen sie bewertet werden.

 

ESD (elektrostatische Entladung)	IIEC 61000-4-2
Stromstoß, Blitz	IEC 61000-4-5
Burst, schnelle elektrische Transienten	IEC 61000-4-4
Schalten induktiver Lasten	ISO 7637-2
temporäre Überspannung	kein Standard

 

TDK bietet Varistoren an, die für alle Arten von Übergangsspannungen geeignet sind. Es gibt zwei Typen: monolithische Varistoren und Vielschichtvaristoren.

Monolithische Varistoren sind für hohe Spannungen und Ströme ausgelegt und werden daher an den Netzanschlüssen von Stromversorgungseinheiten eingesetzt. Aufgrund der integrierten Sicherung eignen sich TDKs ThermoFuse-Varistoren der Serien T14 und T20, neben klassischen Scheibenvaristoren, besonders gut für sicherheitsrelevante Anwendungen (Abbildung 4). Diese Bauelemente sind für Nennspannungen zwischen 130 V und 1000 V ausgelegt und weisen eine Stoßstrombelastbarkeit von bis zu 10.000 A (8/20 µs) auf.

Wenn der Varistor überhitzt, löst die integrierte Sicherung aus und trennt ihn vom Netz. So werden Feuer auf der Leiterplatte (PCB) oder Schäden an benachbarten Bauelementen verhindert. Sicherung und Varistor sind gemeinsam in einem Kunststoffgehäuse untergebracht, das aus einem flammhemmenden Material besteht – ähnlich der Beschichtung eines Varistors.

Die Bauelemente verfügen über drei Anschlüsse. Zwei davon dienen dem Stromanschluss, einer der Überwachung. Über eine LED lässt sich beispielsweise der Status des Bauelements anzeigen. Diese Varistoren lassen sich über eine Steckplatine installieren, was den Austausch vereinfacht.

Abbildung 4:

Varistoren der ThermoFuse-Serie schützen sich selbst vor Überhitzung. Über einen Monitorausgang kann der Status des Bauelements überwacht werden.

Vielschichtvaristoren (Multilayer Varistors, MLVs) schützen die Versorgungsleitung von Brandmeldeanlagen sowie die Brandmelder selbst vor Überspannungen gemäß IEC 61000-4-5. Dank ihrer Vielschichttechnologie können diese Bauelemente je nach Anforderung mit unterschiedlichen Nennspannungen hergestellt werden. Die oberflächenmontierbaren Bauelemente sind in Gehäusegrößen von 0805 bis 2220 erhältlich und eignen sich für Stoßströme von bis zu 6000 A bei 4 kV mit einem 8/20-µs-Impuls oder bis zu 2000 A mit einem 10/700-µs-Impuls. Sie können Energien von bis zu 15 J aufnehmen. Darüber hinaus können diese Bauelemente für den ESD-Schutz gemäß IEC 61000-4-2 Stufe 4 eingesetzt werden und bieten eine hohe Zuverlässigkeit beim Schutz bis zu 30 kV.

Im Gegensatz zu anderen Schutz-Bauelementen wie beispielsweise TVS-Dioden unterliegen die MLVs von TDK bis zu einer Temperatur von +150 °C keinem Derating.

Die entsprechenden Typen der MLV-Serie haben eine Zulassung gemäß UL 1449 (Datei-ID E481997), wie sie von Herstellern von Sicherheitssystemen für bestimmte Bauelemente gefordert wird.
 

Ein Varistor für jede Spannungsebene

Brandmelder mit optischen Sensoren benötigen zusätzliche interne Spannungsniveaus. So erfordern der Infrarot-Sender und -Empfänger 10 V und der Mikrocontroller 3,3 V. Abbildung 5 zeigt einen möglichen Schaltplan hierfür.

Abbildung 5:

Erzeugung verschiedener Spannungsebenen in einem Brandmelder mithilfe einer diskreten Lösung für 10 V und eines LDO (Low-Dropout-Regler) für 3,3 V. In diesem Aufbau kommen vier Varistoren zum Überspannungsschutz zum Einsatz.

Um zu verhindern, dass Überspannungen eingespeist werden, muss die vom 24-Volt-Gleichstrom-Bus gespeiste Eingangsleitung durch einen Varistor (MLV1) geschützt werden. Hierfür eignet sich die Serie CT2220K30G von TDK. Diese SMD-Vielschichtvaristor-Serie hat eine maximale Gleichspannung von 30 V und ist für einen Stoßstrom von 1200 A (8/20-µs-Impuls) ausgelegt. Das Bauelement sollte so nah wie möglich an den Anschlussklemmen platziert werden. Um hochfrequente Störungen zu unterdrücken, kann ein Kondensator, beispielsweise ein MLCC von TDK, parallelgeschaltet werden. Je nach Busspannung oder Anforderungen an die Stoßspannung eignen sich viele andere Vielschichtvaristoren von TDK für den Einsatz am Eingang.

Die aus Q1, R1 und D1 bestehende Schaltung dient als Spannungsregler für den 10-Volt-Ausgang. Um die Sicherheit zu erhöhen, ist parallel zur Zener-Diode (D1) ein Varistor vom Typ TDK CT0402S11ACCG angeschlossen. Dieser verhindert, dass die Spannung an der Basis von Q1 zu hoch wird, falls die Diode ausfällt. Ein zusätzlicher Varistor (MLV3) schützt den stabilisierten 10-Volt-Ausgang. Die Keramikkondensatoren C2 und C3 stabilisieren die Spannung und unterdrücken Rauschen. Die über den LDO erzeugte Versorgungsspannung des Mikrocontrollers wird durch einen Varistor vom Typ CDS2C05GTA (MLV4) geschützt.

Eckdaten der MLV-Überspannungsschutzserie

VRMS [V]:	30 - 115
VDC [V]	38 - 115
Isurge (8/20 µs) [A]	80 - 6000
Wmax [J]	0,3 - 15
Baugröße (EIA)	0805 - 2220

 

Neben den Stromversorgungsleitungen müssen auch die Datenkabel geschützt werden, da ESD-Ereignisse insbesondere Schnittstellen beschädigen können. Mit seiner MLV-High-Speed-Serie bietet TDK hierfür einen wirksamen Schutz. Dank ihrer geringen Eigenkapazität von bis zu 0,6 pF (je nach Typ) beeinträchtigen die Produkte die Signalintegrität nicht. Neben den herkömmlichen Ein-Chip-Typen sind auch Arrays für bis zu vier Datenleitungen erhältlich. Ein weiteres technisches Highlight des Produkts ist die extrem kurze Ansprechzeit von maximal 0,5 ns.

Kurzschlussfest dank PTC-Thermistoren

Da alle Brandmelder parallel an den Versorgungsbus angeschlossen sind, würde ein einziger Kurzschluss die gesamte Leitung lahmlegen. Um dies zu verhindern, muss jeder Melder über eine eigene Sicherung verfügen. Dafür eignen sich PTC-Thermistoren, da sie als selbstrückstellende Sicherungen fungieren. Sie arbeiten nach folgendem Prinzip: Normalerweise ist der Thermistor kalt (Raumtemperatur) und hat einen geringen Widerstand. Fließt jedoch ein Strom, der deutlich über dem spezifizierten Maximum liegt – beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses –, erwärmt sich der PTC und wird schlagartig hochohmig. Dadurch wird der Strom auf ein ungefährliches Maß begrenzt. Sobald das Problem behoben ist, kühlt der Thermistor ab und wird wieder niederohmig. Der B59873C0120A570 von TDK ist für einen Laststrom von bis zu 90 mA bei +25 °C ausgelegt und wird daher in Brandmeldern eingesetzt.

Umfangreiches Sortiment an Bauelementen für Brandmeldeanlagen

Neben Lösungen für den Überspannungsschutz bietet TDK eine breite Palette weiterer Bauelemente an, die für den Einsatz in Brandmeldeanlagen geeignet sind. Dazu gehören Induktivitäten sowie Keramik-Kondensatoren, Folien-Kondensatoren und Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren, aber auch NTC-Thermistoren. NTCs lassen sich zum Bau von Brandmeldern auf Basis der Wärmemessung verwenden.

Es dauert sechs Monate, einen kundenspezifischen DC-Link-Kondensator für Traktionsumrichter umzuentwerfen, und rechnet sich nur bei hohen Stückzahlen. Dies behindert oft jegliche Art von Innovation. Genau hier setzt TDKs modularer Ansatz mit xEVCap an: standardisierte Bauelemente, online verfügbare Konstruktionsdaten und flexible Skalierbarkeit vom Prototyp bis zur Serienfertigung. Ob das auch in der Praxis funktioniert, hat TDK zusammen mit Partnern an einem 150-kW-Traktionsumrichter getestet.

Ändern sich die Anforderungen an einen Traktionsumrichter im Laufe des Projektes, kann das bedeuten, dass der gesamte DC-Link-Kondensator neu konstruiert werden muss. Neues internes Layout. Neue Anschlüsse. Es sind neue Qualifizierungstests erforderlich. Zudem darf mit der Entwicklung erst begonnen werden, wenn Stückzahlen in Aussicht stehen, ab denen sich eine kundenspezifische Entwicklung lohnt. In jedem Fall verlängert sich der Entwicklungszyklus um weitere sechs Monate oder mehr, was sich negativ auf den Projektzeitplan beim Kunden auswirkt.

Parasitäre Effekte auf Systemebene: Nicht nur eine simple Addition

Bei modularen Kondensatoren ist die gesamte Streuinduktivität (ESL) nicht einfach die Summe der einzelnen Aneile. Vielmehr kann das Wechselspiel zwischen den einzelnen Elementen die Gesamtinduktivität des Systems erhöhen oder verringern.

TDK simulierte einen DC-Link mit fünf xEVCap-Einheiten (B25654A8806K001, 80 µF, 850 V) bei 2 MHz. Die Summe der einzelnen Bauelemente – 3,1 nH für die Anschlüsse an die Halbleiter, 3,7 nH für die Busbar und 1,1 nH für die parallel geschalteten Kondensatoren – beträgt 7,9 nH. Die tatsächlich gemessene Systeminduktivität liegt jedoch bei 8,3 nH. Diese zusätzlichen 0,4 nH rühren von den elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen den Bauelementen her.

Abbildung 1:

(Links) Simulation von ESR/ESL für eine Konfiguration mit vier und sechs Elementen gemäß [1]. (Rechts) Doppelpulstest durch STMicroelectronics (DSC Gemini 800 V/300 kW Traktionsumrichter) mit vier B25654A8137K002 (4x 13 μF/850 V), die eine Gesamtinduktivität von 1,5 mH aufweisen.

Die Mathematik dahinter lautet wie folgt: ESL_DC-Link = Σ(ESL_components) ± Σ(ESL_interactions)

Gemeinsam mit STMicroelectronics validierte TDK dies und verwendete dabei STs Traktionsumrichter (800 V/300 kW). Die Doppelpulstests ergaben eine Streuinduktivität von insgesamt 13 nH, die den Ergebnissen der FEM-Simulationen entspricht (Abb. 1).

Um das ESL im System zu reduzieren, gibt es drei Möglichkeiten:: 

• die Anschlüsse der Leistungsmodule optimieren, um die Induktivität der Anschlüsse zu verringern,
• die Busbar-Überlappung maximieren und
• weitere kapazitive Elemente parallel hinzufügen. Zwar reduziert jedes zusätzliche Modul die Gesamtinduktivität, der Nutzen sinkt jedoch mit jedem weiteren Modul.

Der ESR ist nicht konstant

Nun zu einer Besonderheit. Der ESR variiert mit der Frequenz. Zwei Ströme mit gleichen Effektivwerten, aber abweichenden Spektren können zu unterschiedlichen Verlusten führen. Dies hat TDK am Beispiel eines Kondensators mit gleichen Effektivwerten demonstriert: einem reinen Sinussignal mit 10 kHz und einem realitätsnahen Spektrum aus dem Automobilbereich. Dabei unterscheiden sich die Höhe der Verluste und deren Verteilung im Kondensator deutlich (Abb. 2).

Abbildung 2:

Vergleich der Verlustleistung in einem DC-Link-Kondensator bei einer einzelnen Frequenz von 10 kHz (links) und bei einem realistischen Spektrum (rechts)

Für die Frequenzabhängigkeit des ESR sind fünf Faktoren verantwortlich: Skin-Effekt, inhomogene Impedanz, interne Resonanzen, elektromagnetische Wechselwirkungen und Geometrie der Wickel. Beim xEVCap sind diese internen Faktoren berücksichtigt. Die Umrichter-Entwickler wiederum müssen die externen Faktoren durch eine geeignete Busbar und einen geeigneten Anschluss berücksichtigen.

Montage: Selektives Wellenlöten für besonders zuverlässige Verbindungen

Jedes xEVCap-Modul verfügt über acht Kupferanschlüsse mit jeweils 1,2 mm Durchmesser (vier pro Polarität). Sie sind verzinnt und für den Einsatz mit laminierten Busbars oder Leiterplatten ausgelegt.

Beim Löten muss die Temperatur sorgfältig kontrolliert werden. Überschreitet sie die im Datenblatt angegebenen Grenzwerte, kann sich der ESR-Wert erhöhen, da der Kontakt zwischen Elektrode und Film beschädigt wird, oder der Isolationswiderstand aufgrund einer Beschädigung des Dielektrikums sinkt. Beim selektiven Wellenlöten sollten an den Referenzmesspunkten (wie im Datenblatt angegeben) die Vorwärmtemperatur unter +110 °C und die Löttemperatur unter +120 °C bleiben; die Lötdauer sollte 45 Sekunden nicht überschreiten. Ein Busbar-Design mit Lötinseln begrenzt außerdem den Wärmefluss zum Kondensatorelement und sorgt für zuverlässige Lötverbindungen. Sowohl Wärmezyklustests als auch Tests zur thermischen Stabilität haben durchweg gute Ergebnisse gezeigt und keine Schwachstellen in den Lötverbindungen ergeben.

Wärmemanagement: Halbleiter von Kondensatoren entkoppeln

Beim thermischen Design von DC-Link-Kondensatoren dreht sich alles um einen entscheidenden Parameter: die Hotspot-Temperatur des Dielektrikums. Diese bestimmt die Lebensdauer des Kondensators unter den gegebenen Einsatzbedingungen. Der Haken dabei ist, dass sich die Kondensatoren unmittelbar neben der größten Wärmequelle im System befinden – den Leistungshalbleitern.

Temperatur an den Anschlüssen: die kritische Randbedingung

Kupferanschlüsse leiten Wärme sehr gut und schaffen somit einen direkten Wärmepfad zum Kondensator. Für thermische Simulationen setzte das Team bei TDK die Kondensatorverluste von 35 W voraus und variierte lediglich die Temperatur der Anschlussklemmen der Halbleiter: +105 °C, +115 °C und +125 °C. Es zeigte sich, dass die Temperaturen der Busbar, insbesondere in der Nähe der Halbleiteranschlüsse, und der des Kondensators sehr gut korrelierten (Abb. 3).

Abbildung 3:

Die thermische Simulation mit drei verschiedenen Temperaturen an den Anschlüssen zeigte, dass die Temperaturen an der Busbar und an dem xEVCap korrelierten. (Zusammenarbeit zwischen Infineon Technologies AG und TDK)

Die gute Nachricht: In allen Fällen blieb die Temperatur des xEVCap-Hotspots unterhalb der Temperatur der Anschlüsse, was weitere Tests bestätigten.

Aktive Kühlungsstrategie: Auf die Lage kommt es an

Abbildung 4:

DC-Link-Lösung mit Wärmeleitpads in ausgewählten Bereichen der Busbar, um Wärme abzuleiten sowie die Halbleiter und den xEVCap thermisch zu entkoppeln. (Busbar-Design von Infineon Technologies AG)

Meist müssen DC-Link-Anwendungen im Automobilbereich aktiv gekühlt werden. Dies liegt daran, dass die Anforderungen an Strom und Frequenzen für passive Ansätze zu hoch sind. Als Standard gilt die Wasserkühlung in einem geschlossenen Kreislauf. Dabei ist entscheidend, wo die Kühlfläche platziert wird.

Bei dem Ansatz von TDK wird der Kühler auf der Busbar zwischen den Halbleiteranschlüssen und den Kondensatoren montiert (Abb. 4). Dies hat zwei Vorteile:

• Heat extraction: The cooling surface is optimally located, and copper's high conductivity pulls heat from both busbar and capacitors through their terminals.
• Thermische Entkopplung: Das Kühlsystem isoliert die Kondensatoren physisch und thermisch von den Halbleitermodulen, was den Wärmefluss zum Dielektrikum reduziert.

Abbildung 5:

Simulation einer DC-Link-Lösung unter zwei verschiedenen Szenarien: ohne Kühlung (links) / mit Kühlung (rechts). (Rot: Verluste aufgrund von Strom. Blau: Randbedingungen. Positiv: Zufuhr in Kondensatoren. Negativ: Ableitung) (Zusammenarbeit zwischen Infineon und TDK)

Abbildung 5 veranschaulicht den enormen Unterschied. Ohne Kühlung staut sich die Wärme zwischen den Halbleitern und den Kondensatoren, wodurch sich die Temperatur des Dielektrikums erhöht. Mit Kühlung hingegen sind die Halbleiteranschlüsse die heißesten Stellen und der gesamte Wärmestrom wird über das Kühlsystem abgeleitet.

Praxistest: Erprobung an einem 150-kW-Demonstrator

TDK hat einen Demonstrator mit drei xEVCap-Einheiten (B25654A8806K001 mit jeweils 80 µF/850 V und 56 A (RMS)) für eine Nennleistung von 150 kW gebaut. Das Setup umfasst abnehmbare Kühl- und Heizelemente, um die Verluste in den Halbleitern zu emulieren. So lässt sich die thermische Integration unter realistischen Bedingungen bewerten.

Die Tests erfolgten bei 168 A (RMS) und 20 kHz Schaltfrequenz. Neun 175-W-Heizpatronen, welche die Wärmeverluste der Halbleiter von etwa 1.500 W emulierten, wurden entsprechend den realen Positionen der Power-Module angeordnet. Zusätzliche Widerstände an der Busbar-Verbindung reproduzierten die thermischen Effekte der Anschlussklemmen der Halbleiter. Ein 1,5 mm dickes Wärmeleitpad mit einer Wärmeleitfähigkeit von 3,2 W/(m·K) kontaktierte die Kühlfläche thermisch gut.

TDK testete unter einer Vielzahl von Bedingungen: Dabei variierten die Entwickler die Wassereintrittstemperatur (+50 °C oder +60 °C), die Durchflussrate (5 l/min oder 8 l/min) sowie die Temperatur des Anschlusses zwischen Busbar und Halbleitern (+70 °C bis +100 °C).

Die wichtigsten Erkenntnisse (Abb. 6) sind: Ohne Kühlung erreichte die Temperatur der Busbar +55 °C, wobei die maximale Temperatur des Kondensators +62,1 °C betrug. Bei voller Kühlung und voller Heizleistung (Wassertemperatur zwischen +60 °C und +64 °C, Temperatur des Heizelements bei +135 °C) verlagerte sich der Hotspot auf die xEVCap-Anschlüsse, die +85,7 °C erreichten. Das System leitete also die Wärme aus dem Kondensator erfolgreich ab. Dadurch blieb die Temperatur im Bereich der gekühlten Busbar niedriger als die der Hotspots des Kondensators. Dies belegt, wie wirksam die Strategie der thermischen Entkopplung ist.

Abbildung 6:

Temperaturen an den verschiedenen Messpunkten des 150-kW-Umrichters bei einer Stromstärke von 168 A (RMS)

Wege aus dem zeitlichen Korsett von sechs Monaten

Traditionell setzen Hersteller von Traktionsumrichtern auf kundenspezifische DC-Link-Kondensatoren. Dieses Konzept eignet sich zwar gut für die Massenproduktion, schränkt jedoch die Schnelligkeit und Flexibilität bei der Entwicklung erheblich ein.

Hier setzt xEVCap an: Er überträgt die Philosophie von Standardkomponenten aus der Low-Power-Elektronik auf Traktionsumrichter. Verschiedene Nennleistungen, Spannungen und Konfigurationen sind ab Lager lieferbar. Alle Konstruktionsinformationen sind online verfügbar. Auch wenn dieser Ansatz etwas weniger Optimierungspotenzial bietet, überzeugt er durch Schnelligkeit, Flexibilität und niedrigere Einstiegshürden – und befreit damit vom zeitlichen Korsett von sechs Monaten für ein Neudesign.

Die hier beschriebene Systementwicklung erfüllt die Leistungsanforderungen im Automobilbereich. Dies zeigen FEM-Simulationen, Doppelpulstests und thermische Demonstratoren, die gemeinsam mit STMicroelectronics, Infineon Technologies, Rogers Corporation und Hamamatsu Photonics entwickelt wurden.

Durch den modularen Ansatz können sowohl Projekte mit kleineren Stückzahlen kosteneffizient bedient werden als auch die Lieferkette flexibel gestaltet werden.

Derzeit arbeitet TDK daran, das System weiter zu miniaturisieren, EMV-Filter zu integrieren und die Montageprozesse, einschließlich des automatisierten Laserschweißens, kontinuierlich zu optimieren. Zudem entwickelt das Unternehmen virtuelle Charakterisierungstools, um das thermische Verhalten des gesamten Systems unter verschiedenen Leistungs- und Kühlszenarien zu modellieren.
 

Von David Olalla, Tomas Wagner, Fernando Rodriguez, und Alberto Espinar TDK Electronics

Referenzen

[1] D. Olalla et al., 'A Modular DC-Link Capacitor Solution for the Main Powertrain Inverter of xEVs,' PCIM 2024

[2] S. Chowdhury, E. Gurpinar, 'Capacitor Technologies: Characterization, Selection, and Packaging,' IEEE Trans. Transportation Electrification, Vol. 8, No. 2, 2022

[3] F. Auñón et al., 'Film Capacitor Standard Series Digitalization: Electromagnetic & Thermal Modeling implementation in CLARA Web Tool,' PCIM 2024

[4] Datenblatt xEVCap B25654A*001, TDK, Juli 2024

[5] IEC TS 63337 Ed. 1: 'Basic qualification of DC-link film capacitors for automotive use,' February 2024
 

Der Technologiekonzern ABB hat TDK in China mit seinem „Innovation Improvement Award“ ausgezeichnet. Damit würdigt das Unternehmen die Weiterentwicklung des Produktdesigns von Varistoren, das vor dem Hintergrund von schwankenden Rohstoffpreisen und steigendem Kostendruck Silber durch Kupfer ersetzt und Zinn durch Nickel. 

Die Varistoren werden am Standort Zhuhai FTZ in China gefertigt und kommen in Überspannungs-Schutzeinrichtungen von ABB zum Einsatz, vorwiegend in Zähleranlagen sowie in der Daten- und Telekommunikationstechnik.  

Aufgrund des steigenden Kostendrucks in der gesamten Branche passte TDK im vergangenen Jahr das Produktdesign von Varistoren und die entsprechenden Fertigungsprozesse an. Dabei wurden teure Materialien wie Silber und Zinn durch günstigere Alternativen wie Kuper und Nickel ersetzt, während die Produkteigenschaften unverändert blieben. So konnten die steigenden Materialkosten ausgeglichen und wettbewerbsfähige Produkte für ABB geschaffen werden. 

Eric Ruan, Product Marketing Manager Varistoren am Standort Zhuhai FTZ, betont: „Die Auszeichnung von ABB ist eine große Anerkennung für die unsere technologische Kompetenz bei Forschung- und Entwicklung sowie unsere Fähigkeiten in der Qualitätskontrolle. ABB unterstreicht damit die tiefgreifende Zusammenarbeit beider Parteien, die gemeinsam Herausforderungen meistern und Mehrwert schaffen.“ 

ABB (Asea Brown Boveri) ist ein führendes Technologieunternehmen in den Bereichen Elektrifizierung und Automatisierung mit Hauptsitz in Zürich. Der Konzern beschäftigt weltweit rund 110.000 Mitarbeiter. 

Die TDK Corporation präsentiert die MKP-Folien-Kondensatoren der Serie B25696H*. Diese zuverlässigen und leistungsstarken DC-Link-Kondensatoren überzeugen durch gute Hochfrequenz-Eigenschaften und können als Plattform für die SiC-basierte Leistungselektronik von morgen dienen. Mit Kapazitätswerten von 47 µF bis 1280 µF und Nenn-Gleichspannungen von 900 V bis 2000 V bieten die Bauelemente eine sehr niedrige Eigeninduktivität und einen niedrigen ESR-Wert, sodass sie den Anforderungen moderner Topologien mit hohen Schaltfrequenzen gerecht werden. Typische Anwendungsbereiche für die Kondensatoren sind Energiespeichersysteme (ESS), Solid-State-Transformatoren (SST), Inverter für erneuerbare Energien, Antriebssysteme für Schienenfahrzeuge sowie industrielle Motorantriebe. 

Eine Besonderheit der B25696H-Serie ist ihre besondere interne Busbar-Konfiguration, die den Strom auf die Kondensatorwickel gleichmäßig verteilt. Dieses Design sorgt für Selbstinduktivitätswerte von nur 30 nH und ESR-Werte von bis zu 0,8 mΩ bei 10 kHz, wobei der ESR bis 100 kHz stabil bleibt. Da parasitäre Induktivitäten und ohmsche Verluste gering sind, reduziert die Serie Spannungsspitzen und die elektrische Belastung von SiC-Leistungsbauelementen. Dadurch steigen die thermischen Spielräume und die allgemeine Zuverlässigkeit des Systems. 

Die zylindrischen Kondensatoren zeichnen sich durch ein Dielektrikum aus metallisierter Polypropylen-Folie (MKP) in einem Aluminiumgehäuse mit Harzdeckel aus. Sie sind in zwei Durchmessern (85 mm und 100 mm) mit M6-Schraubanschlüssen und einer M12-Befestigungsschraube verfügbar. Die Baureihe arbeitet in einem Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C (am Hotspot) und bietet eine Lebensdauer von 100.000 Stunden bei einer Hotspot-Temperatur von +75 °C und der jeweiligen Nennspannung. Diese kann durch ein Spannungs-Derating auf bis zu 200.000 Stunden verlängert werden. Durch einen maximalen Ripplestrom von bis zu 91 A (bei einer Umgebungstemperatur von +60 °C und einer Frequenz von 10 kHz) unterstützt das Bauelement Umrichterdesigns mit hoher Leistungsdichte. 

Um die Optimierung auf Systemebene zu unterstützen, stellt TDK das Online-Tool CapThermal kostenfrei zur Verfügung. Damit können Ingenieure das thermische Verhalten simulieren und die Lebensdauer unter anwendungsspezifischen Bedingungen präzise abschätzen. Dies kann die Entwicklungszyklen verkürzen und dabei helfen, Bauelemente für leistungsstarke SiC-basierte Leistungswandler gezielter auszuwählen. 

Der chinesische Automobil-Zulieferer Shinry Technologies hat TDK mit seinem „Excellent Quality Award“ ausgezeichnet. Damit würdigt das Unternehmen die hohe Produktqualität unter anderem von Kondensatoren und elektrokeramischen Produkten sowie die langjährige gute Zusammenarbeit mit TDK. 

Shinry Technologies mit Hauptsitz in Shenzhen ist spezialisiert auf die Entwicklung und Produktion von Kernkomponenten für Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeuge. Die Produktpalette umfasst On-Board-Charger (OBC), DC/DC-Wandler und Hochleistungs-Ladesysteme, die entscheidend sind für die Elektromobilität. 

Für diese Produkte bezieht Shinry Technologies vor allem MLCCs, Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren, Folien-Kondensatoren, CeraLink-Kondensatoren und NTCs aus Standorten in China, Japan und Österreich. 

„Um unserem Qualitätsversprechen gerecht zu werden, haben wir ein strenges Qualitätsmanagements von der Beschaffung der Rohstoffe über die Produktionsprozesse bis hin zu den Endkontrollen und dem Kundendienst eingeführt“, sagt Makoto Kondo, Senior Vice President und DGM der TDK Greater China Sales Division. Er fügt hinzu: „Diese Auszeichnung ist eine große Ermutigung für jedes Teammitglied. Wir werden weiterhin dem Grundsatz ‚Qualität an erster Stelle, der Kunde im Mittelpunkt‘ treu bleiben, verstärkt in Technologie investieren und unsere Lieferkette optimieren, um unseren Partnern auch weiterhin hochwertige und wettbewerbsfähige Produkte und Dienstleistungen zu bieten.“

• TDK zeichnet DigiKey mit „Global Best Performance Award“ 2025 aus
• Auszeichnung würdigt starke Geschäftsentwicklung und langjährige Zusammenarbeit
• Anzeichen einer Erholung des Distributionsgeschäfts

Die TDK Corporation hat den global tätigen High-Service-Distributor DigiKey mit dem diesjährigen „Global Best Performance Award“ ausgezeichnet und würdigt damit die herausragende Geschäftsentwicklung sowie die erfolgreiche Zusammenarbeit im vergangenen Jahr. DigiKey überzeugte insbesondere durch seine starke internationale Ausrichtung und seine Fähigkeit, Kunden weltweit zuverlässig zu bedienen. Von besonderer Bedeutung war, dass DigiKey fest auf dem chinesischen und US-amerikanischen Markt etabliert ist. Darüber hinaus hat das Unternehmen die Möglichkeit, Entwickler, Designhäuser sowie mittelständische Unternehmen auch mit kleinen Mengen zu beliefern und so Produktionshochläufe zu ermöglichen. 

„DigiKey fühlt sich außerordentlich geehrt, den Global Best Performance Award 2025 von TDK zu erhalten“, sagt Jason Simoneau, Vice President, Passives and Multimarket Semiconductor bei DigiKey. „Unsere langjährige Partnerschaft mit TDK hat es ermöglicht, Kunden weltweit mit außergewöhnlichen Technologien zu versorgen, mit denen innovative Produkte entwickelt werden können, die den Fortschritt beschleunigen. Wir freuen uns auf die weitere Zusammenarbeit und gemeinsames Wachstum, basierend auf dem umfassenden, innovationsgetriebenen Portfolio modernster Elektroniktechnologien von TDK.“

„Ich freue mich sehr über die hervorragende Leistung von DigiKey als einem unserer langjährigen Partner, mit dem wir strategisch zusammenarbeiten“, sagt Dietmar Jäger, General Manager Distribution & EMS Sales Division. „Dies zeigt, dass man auch in einem herausfordernden Marktumfeld mit einem starken Team erfolgreich sein kann“, so Dietmar Jäger.

Die Elektronikdistribution zeige derzeit klare Anzeichen einer Erholung. „Die Lieferung von geringen Mengen an kleine Kunden kann der Vorbote für eine Erholung des Marktes in größerem Umfang sein“, so Dietmar Jäger.  „Wir sind mit unseren Produkten gut aufgestellt für die Märkte, die wir über die Distribution bedienen, vor allem AI-Anwendungen in China und Industrie-Applikationen in den USA.“ Dabei bleibe China der wichtigste Markt, gefolgt von USA und Europa.