SoSe22-WiSe22/23: PAPAYA

„Power Amplifier For Quality Audio Systems”

Das PAPAYA-Team entwickelt im Rahmen des Projektpraktikums einen 1kW Class-D Audioverstärker für eine Bassbox mit 8 Ohm Impedanz.

Im ersten Semester wird hierfür auf einem Chip ein zeitkontinuierlicher Delta-Sigma-Modulator 1. Ordnung mit 3-Level-Quantisierung entwickelt. Die daran angeschlossene Digitalschaltung inklusive variabler Totzeit erzeugt anschließend daraus die Ansteuersignale für eine Vollbrücke.

Im zweiten Semester wird darauf basierend eine PCB entwickelt, welche die Versorgung und Ansteuerung des Chips, sowie die Vollbrücke auf Basis von GaN  (Gallium-Nitrid) Halbleiterbauelementen und den Ausgangsfiltern umfasst. 

WiSe21/22 - SoSe22: iSCREAM

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„Integrated Sensorless Control for a Switched Reluctance Motor”

Das iSCREAM Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung des ersten Regelungs-Chips für geschaltete Reluktanzmotoren auf Basis eines am E&D entwickelten Verfahrens, bei dem die Rotorposition im Motor durch Frequenzmessung an einem momentan nicht zum Drehmoment beitragenden Polpaar bestimmt wird. Die Drehbewegung im Motor wird erzeugt indem eine Regelung zum geeigneten Zeitpunkt das nächste Polpaar speist.

Im ersten Projektsemester wurde deshalb ein Chip entworfen auf dem der digitale Regelalgorithmus (Frequenzmessung und Umschaltsignale) und die analogen Stromregler integriert sind. Im zweiten Projektsemester werden Leistungselektronik-Platinen zur Ansteuerung des Motors entwickelt auf denen dann der Chip zum Einsatz kommt. 

SoSe21- WiSe21/22: SKIP

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"Synchroner Konfigurierbarer Integrierbare PWM"

Im Rahmen des Projektpraktikums ist es das Ziel des neunköpfigen SKIP-Teams, einen dreiphasigen Modulator für PWM-Signale (Pulsweitenmodulation) auf Basis von GaN (Gallium-Nitrid) Transistoren zu entwickeln. Der Modulator kann universell eingesetzt werden, u.a. als 2.1 Stereoverstärker.

Dazu wird im ersten Teil des Projektsemesters ein Chip inklusive eines Dreieckgenerators und einer variablen Totzeit entworfen. In der zweiten Projektphase liegt der Fokus auf der Entwicklung einer Leistungselektronikplatine, welche die GaN-Module, den Chip, einen Vorverstärker und einen Ausgangsfilter beinhaltet und dreiphasig aufgebaut wird.

WiSe20/21 - SoSe21: AMSEL

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"Asynchronously Modulated Switching Enhanced Loop Amplifier"

Im Zuge des Projektpraktikums befasst sich das Team AMSEL Amplifier mit der Entwicklung eines Hifi-Class-D-Audioverstärkers mit 2x100W Ausgangsleistung. Dieser basiert auf einem asynchronen Delta-Sigma-Modulator und baut auf die vergangenen Projekte am E&D auf. Ziel ist es, verschiedene Modulator- und Endstufenkonfigurationen zu vergleichen sowie die Signalqualität zu optimieren. Um die Schaltfrequenz des Modulators im Vergleich zu etablierten Technologien signifikant zu erhöhen, werden GaN-Leistungshalbleiter eingesetzt. 

In der ersten Phase des Projekts wird ein ASIC, welcher die Analog-Digital-Wandlung übernimmt, entwickelt. In der zweiten Projektphase wird eine PCB entwickelt, welche unter anderem die Endstufe sowie den Leistungsfilter enthält. 

SoSe20 - WiSe20/21: ALICE

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"AmpLifier In a CigarEtte Box"

Im Rahmen des Projektpraktikums wird unter unserem Eigennamen ALICE ein zweikanaliger Class-D Audioverstärker entwickelt. Dieser basiert auf einem asynchronen Delta-Sigma-Modulator und GaN-Halbleiterbauelementen. Der Fokus liegt in der ersten Hälfte des Projekts auf der Entwicklung des IC, welcher die gesamte Signalverarbeitung beinhaltet. Im nächsten Semester ist der Plan, den kompletten Verstärker aufzubauen (2x100W RMS Stereo bei 8 Ω) und in Betrieb zu nehmen.

Das Ziel dieses Projektpraktikums wird es sein, einen optimierten Leistungsverstärker basierend auf den Grundlagen des SHELL-Projekts zu entwickeln, welcher sich durch sehr hohe Signalqualität für die Audiowiedergabe auszeichnet.

WiSe19/20 - SoSe20: HELIOS

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"High Efficiency Lithium IOn based power Supply"

Im Projektpraktikum HELIOS befasst sich das Team mit der Entwicklung eines solarbasierten Lademodul für Li-Ion Batterien, welches als Energieversorgung für elektronische Anwendungen, wie z.B. der Class-D Verstärker von SHELL, eingesetzt werden kann.

Um ein möglichst effizientes Ladeverhalten durch die verwendeten Solarpanels zu realisieren, wird der optimale Arbeitspunkt in Abhängigkeit zur Bestrahlungsstärke des Solarpanels mittels Maximum Power Point Tracking (MPPT) bestimmt. Dieses Regelverfahren und weitere systemrelevanten Funktionen sind auf dem entwickelten ASIC umgesetzt.

Weiterhin befasst sich das HELIOS Team mit den notwendigen Ladeverfahren, welche für den Einsatz von Li-Ion Technologien gefordert sind. Hierzu gehören unter anderem die Modi Constant Current (CC) und Constant Voltage (CV).

SoSe19 - WiSe19/20: SHELL

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"Stereo HEMT Electric Loop AmpLifier"

Im Rahmen des Projektpraktikums SoSe2019 wurde unter dem Eigennamen SHELL ein Class-D Audioverstärker, basierend auf einem asynchronen Modulator (asynchroner Delta Sigma Modulator) und GaN-Halbleiterbauelementen entwickelt. Ziel des Projektpraktikums war es, einen effizienten Leistungsverstärker mit großer Leistung und hoher Signalqualität für Audioanwendungen zu entwickeln. Mit Hilfe des selbstentwickelten ICs, welcher die gesamte Signalverarbeitung beinhaltet, wurde im Rahmen des Projektpraktikums der Class-D Audioverstärker mit 2x100W Ausgangsleistung (Stereo) aufgebaut und in Betrieb genommen. Der erfolgreiche Abschluss und eine Hörprobe lassen sich auf Twitter begutachten.

WiSe18/19 - SoSe19: ATHENE

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Athene steht für die griechische Göttin der Weißheit, Intelligenz und des Kampfes, dies soll die Intelligenz der entwickelten Sicherheitseinrichtung des Frequenzumrichters darstellen.

Das über ein Jahr laufende Projektpraktikum des WiSe 2018/19 am E&D, beinhaltete die Entwicklung eins 10 kVA Umrichters. Die Aufgabe bestand darin einen galvanisch getrennten, bidirektionalen Wechselrichter mit dazugehörigem Sicherheitskonzept zu konzipieren. Ausgelegt wurde das Umrichter-System für den Betrieb von sowohl Niederspannung-Testnetzen als auch 3-phasigen Motoren. Dabei entstand eine mobile Anlage innerhalb eines 19‘‘ Baugruppenträger. Der selbstentwickelte Sicherheits-IC schützt vor Überstrom oder -spannungen und schaltet im Fehlerfall das System in weniger als einer Mikrosekunde ab. Besuchen sie unsere Twitterseite Rbz_Athene für weitere Informationen.

SoSe18 - WiSe18/19: FLAME

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"Feedback Loop Amplifier for Motor Energizing"

Mit der Aufgabe einen Leistungsverstärker für die Anwendung als Motoransteuerung zu entwickeln, entstand im Rahmen des Projektpraktikums im SoSe 2018/ WiSe 2019 unter dem Akronym FLAME ein Class-D Verstärker mit dreiphasiger Struktur für die sinusförmige Kommutierung der Motorphasen. Dabei besteht die Leistungsstufe aus einer Transistor-Halbbrücke mit GaN-basierten Halbleiterbauelementen. Der selbstentwickelte IC ist eine wesentliche Komponente des Projekts und beinhaltet die Signalverarbeitung des asynchronen Modulators, der aufbauend auf dem Grundkonzept von Class-D Verstärkern, eine rückgekoppelte und selbsttaktende Struktur besitzt. Die Arbeiten zeigen, dass der Verstärker einen angenehmen Klang besitzt und durchaus auch für Audioanwendungen geeignet ist. Die Projektergebnisse sind Grundlage für viele weiterführende Projekte und Arbeiten. Nähere Informationen zum Projekt lassen sich auf Twitter unter RBZ_Flame begutachten.