Schaltstrategien

Schaltstrategien sind Methoden zur zeitlichen Steuerung von Schaltersystemen in elektronischen oder elektrischen Anlagen. Sie bestimmen, wann Leistungshalbleiter ein- oder ausgeschaltet werden, um eine gewünschte Ausgangsgröße wie Spannung, Strom oder Drehmoment zu erzeugen oder zu regeln. Typische Anwendungsfelder finden sich in der Leistungselektronik, in Antriebssträngen von Motoren, in DC-DC- oder AC-DC-Wandlern, sowie in Schnittstellen zwischen Erzeugern und Verbrauchern.

Zentrale Zielsetzungen umfassen Effizienzoptimierung, Unterdrückung von Oberschwingungen, Minimierung von elektromagnetischen Störungen (EMI) und Wärmeverlusten, sowie die Vereinfachung von Filterschaltungen. Dabei spielen sowohl materielle Randbedingungen (Verlustleistung, Temperatur) als auch Regelstrategien eine Rolle.

Zu den gängigen Schaltstrategien gehören Pulsweitenmodulation (PWM), bei der die Schaltfrequenz konstant bleibt und die Breite der Impulse variiert wird, sowie Varianten wie Sinusförmige PWM (SPWM) und Raumvektor-PWM (SVPWM). Daneben werden auch Pulsfrequenzmodulation (PFM) bzw. Burst-Modi genutzt, um bei Lastspitzen oder Leerlauf höhere Effizienz zu erzielen. Hysterese- oder Bang-Bang-Kontrollen schalten schnell zwischen zwei Grenzwerten, was einfache Implementierung und gute Reaktionsgeschwindigkeit bietet, jedoch stärkere Spannungs- oder Stromrauschen verursachen kann. Kombiniert werden diese Ansätze häufig mit digitalen oder analogen Regelsystemen, um Zielvorgaben exakt zu verfolgen.

Außerdem finden sich Schaltstrategien in der digitalen Logik und Chips, etwa durch clock-gating, power-down-Strategien oder dynamische Spannungs- und Taktanpassung, um Energieverbrauch zu senken. Die konkrete Wahl hängt ab von Anforderungen an Bandbreite, Reaktion, Störverhalten und Kosten.