Leistungselektronik, Energiesysteme & Mobilität von morgen

PCB-Design und Electronic Packaging, Real-time Computing, EMV- und Hochfrequenztechnik – die Forschungsfelder des Instituts Electronic Engineering klingen kompliziert. Was steckt dahinter?

Elektronik und Computer Engineering bezieht sich auf das Zusammenspiel von Hard- und Software und bildet die Basis für die fortschreitende Digitalisierung unserer Welt. Die Kombination der genannten Forschungsfelder ermöglicht die Entwicklung von Systemen zur hocheffizienten Energieumformung. Die kontinuierlichen Verbesserungen auf diesen Gebieten fördern den Umstieg auf Elektromobilität und die Ausweitung erneuerbarer Energiesysteme. Die Forschungsschwerpunkte im Überblick:

Leistungselektronik

Kleine Geräte – große Leistung: Bei der Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen und der Elektromobilität spielt die Leistungselektronik eine entscheidende Rolle. Die Energie wird beim Transport vom Kraftwerk zur Steckdose vielen Umwandlungen unterzogen – bei jeder geht Energie verloren. Wie der Energieverlust minimiert werden kann, wird im JOANNEUM Power Electronics Center erforscht. Eine wichtige Rolle spielen Leiterplatten. Sie sind für die elektrische Verbindung zuständig und in nahezu jedem elektronischen Gerät enthalten. Modernste Leistungshalbleiter sind Transistoren aus speziellen Materialien: Silizium-Carbid oder Gallium-Nitrid. Sie weisen ein hervorragendes Schaltverhalten auf, sodass extrem effiziente und miniaturisierte Systeme entwickelt werden können.

EMV- und Hochfrequenztechnik

Elektronik erleichtert unser Leben immens: Nicht nur Smartphone und Fernseher würden ohne Elektronik nicht laufen, auch neue Autos, Waschmaschinen oder GPS sind von der funktionierenden Verarbeitung elektrischer Signale abhängig. Das Kompetenzfeld Elektromagnetische Verträglichkeit – kurz: EMV – und Hochfrequenztechnik befasst sich mit der Störfestigkeit elektronischer Geräte. Hohe Taktfrequenzen oder steile Strom- und Spannungsflanken in Verbindung mit unerwünschten Koppelungen zwischen Leitern können zu Störungen führen. Das gilt es zu vermeiden. Daher werden neue Geräte in unseren Labors umfassend getestet und, falls nötig, adaptiert.

Field Programmable Gate Array (FPGA) Design / Real Time Computing

Die parallele Verarbeitung hoher Datenmengen bei gleichzeitig kürzesten Bearbeitungszyklen ist das Stärkefeld der Field Programmable Gate Arrays: Unsere FPGA basierten Echtzeit-Prozessorsysteme unterstützen zum Beispiel die Bildverarbeitung in der Medizintechnik, Sicherheitssysteme im Bereich der Satellitennavigation sowie extrem schnelle Regelungen bei Prüfsystemen für die Elektromobilität.

PCB-Design and Electronic Packaging

Leiterplatten sind das Herzstück elektronischer Systeme. Durch sie werden komplexe elektronische Schaltungen in miniaturisierter Weise realisiert. Die F&E-Abteilung betreibt ein Elektronik-CAD-Center für die Gestaltung dieser Leiterplatten und widmet sich dabei Forschungsthemen wie Embedding, innovative Kühlung und Erhöhung der Leistungsdichte.

Am 7. März 2019 bekamen Interessierte im Rahmen der Veranstaltungsreihe Science in Motion Einblicke in die Forschung am Institut Electronic Engineering: