Ansteuerschaltung für eine piezoelektrische Mikropumpe mit Leistungsrückgewinnung

In vorliegendem Wettbewerb wird ein Konzept für eine mikroelektronisch integrierte Treiberschaltung zur Ansteuerung einer neuartigen, piezoelektrischen Mikropumpe erarbeitet. Zur Demonstration von Funktionalität und verbesserter Energieeffizienz wird ein diskret-aufgebauter Demonstrator entwickelt.

Im BMBF Wettbewerb „Elektronik für energiesparsame Informations- und Kommunikationstechnik“ entwickelt Hahn-Schickard in Kooperation mit der Universität Freiburg und der Firma muVap ein Konzept für ein neuartiges, piezoelektrisches Pump-/Ventilsystem. Primäres Anwendungsgebiet soll die Flüssigkühlung von Prozessoren sein, um deren CO₂-Fußabdruck zu minimieren und sie leistungsfähiger zu machen. Das Pump-/Ventilsystem beruht auf einer fundamental optimierten Geometrie und verspricht verglichen mit State-Of-The-Art-Systemen eine höhere Leistungsfähigkeit bei gleichzeitiger Miniaturisierung und Energieeffizienzerhöhung.

Die Aufgabe von Hahn-Schickard ist es, ein Konzept für eine Treiberelektronik mit optimaler Energieeffizienz und höchstmöglicher Miniaturisierung für den Piezoaktor zu entwickeln. Die Tatsache, dass Piezoaktoren mit sehr hohen Spannungen (jenseits der 300V) angesteuert werden müssen, erhöht die Schwierigkeit besonders für eine ASIC-Lösung, birgt aber auch das Potential einer effektiven Energierückgewinnung aus der zum Antrieb investierten Leistung. Vorgestellt wird das Konzept nach neun Monaten in Form eines diskret aufgebauten Demonstrators und als ASIC-Design auf Systemebene mit Simulationsergebnissen.