Versorgungsströme

Versorgungsströme bezeichnet in der Elektrotechnik die Ströme, die aus einer elektrischen Versorgung (Netzteil, Batterie, Gleichspannungs- oder Wechselspannungsquelle) in eine Schaltung oder ein System fließen, um Betrieb zu ermöglichen. Sie können DC oder AC sein, konstant oder zeitlich variabel, und treten in allen Ebenen von integrierten Schaltungen bis hin zu elektrischen Verteilnetzen auf. Die Größe des Versorgungsstroms hängt von Last, Spannung, Widerständen und dem Impedanzverhalten der Versorgung ab. Typisch gemessen wird der Strom in Ampere (A).

Im Bereich der Elektronik und des IC-Designs ist der Versorgungsstrom oft Gegenstand der Leistungsanalyse. Zu seinen Komponenten gehören der Ruhestrom (Quiescent Current), der dynamische Schaltstrom beim Umschalten von Bauelementen, sowie eventuelle Kurzschlussströme während Transienten. Hohe Versorgungsströme verursachen Wärmeverluste und beeinflussen Spannungsreglung, Signalintegrität und Chip-Layout. Das Design einer stabilen Versorgung (Power-Delivery-Netz, PDN) erfordert ausreichend Kapazität, geringe Impedanz und gute Platzierung von Entkopplungskondensatoren, um Spannungsabfall und -schwankungen zu vermeiden.

Im Energienetz gelten Versorgungsströme als Stromflüsse von Erzeugern zu Lasten in Verteilungs- oder Übertragungsnetzen. Sie beeinflussen Spannungsprofile, Netzstabilität, Verluste und Schutzreaktionen. Die Verluste in Leitungen steigen mit dem Quadrat des Ströms, weshalb Lastmanagement und Netzbausteile wichtig sind. In der Praxis wird der Versorgungsstrom durch Messpunkte überwacht, um Versorgungssicherheit zu gewährleisten und die Effizienz zu optimieren.

Weitere Relevanz zeigen Versorgungsströme in der Betriebsführung von Systemen wie Batterien, Photovoltaik- oder Ladeinfrastrukturen, wo Start-, Lade- oder Entladeströme sowie Blindströme eine Rolle spielen. Entsprechend werden Verfahren wie Lastadaptation, dynamische Spannungsanpassung und Regeldesign eingesetzt, um Versorgungsströme zu steuern und Energiekosten zu senken.