www.mikrocontroller.net

Forum: HF, Funk und Felder Koax od. verdrillt für 90kHz


Autor: Axel Ro. (axelroro)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
ist dies nun Analog, uC oder HF? Ich poste mal im HF Forum, da es um 
Koax-Kabel, obwohl nur 90-500kHz, geht. Ich bin kein Fachmann (wie man 
merken wird).

Es geht um die Zuleitung eines IGBT Treibers an einen Leistungs-IGBT 
über Gate Drive Transformer (GDT), welche ja üblicherweise vor und nach 
dem Transformer. Diese ist üblicherweise als verdrilltes Kabel 
ausgeführt bei Leistungen von einigen Watt. Der Ausgangswiderstand des 
IGBT-Treibers ist im Bereich weniger Ohm, Eingangskapazität des 
Leistungs-IGBTs 13nF.

Üblicherweise wird nun sowohl auf die Minimierung von Streuinduktivität 
als auch von zusätzlichen Kapazitäten geachtet.

Wie verhält sich nun Koax-Kabel als Zu- und Weg-Führung zum GDT im 
Vergleich zum verdrillten Kabel? Ich habe das Koax-Wiki gelesen, aber 
mit meinem Halbwissen kann ich hier nichts ableiten. Mich würden 
wirklich mal die Streuinduktivität, Kapazität und prinzipielle Weise der 
Leistungsübertragung bei dieser Frequenz (ja angeblich im Dielektrikum 
bei HF) interessieren. Das ist mehr interessehalber, einfach um die 
Zusammenhänge zu verstehen.

Wäre schön, wenn jemand vielleicht ein paar Sachverhalte hierzu 
darstellen würde.

Danke und Gruss
Axel

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Axel Ro. (axelroro)

>ist dies nun Analog, uC oder HF? Ich poste mal im HF Forum, da es um
>Koax-Kabel, obwohl nur 90-500kHz, geht. Ich bin kein Fachmann (wie man
>merken wird).

Die Frequenz ist zweitrangig, die ANSTIEGSZEIT ist entscheidend. Siehe 
Wellenwiderstand.

>ausgeführt bei Leistungen von einigen Watt. Der Ausgangswiderstand des
>IGBT-Treibers ist im Bereich weniger Ohm, Eingangskapazität des
>Leistungs-IGBTs 13nF.

Naja, je nach Kabellänge und Anstiegszeit muss man sich fast Gedanken um 
eine saubere Terminierung machen.

>Wie verhält sich nun Koax-Kabel als Zu- und Weg-Führung zum GDT im
>Vergleich zum verdrillten Kabel?

Hat mehr Kapazität, ist aber auch sehr HF-tauglich.

>wirklich mal die Streuinduktivität, Kapazität und prinzipielle Weise der
>Leistungsübertragung bei dieser Frequenz (ja angeblich im Dielektrikum
>bei HF) interessieren. Das ist mehr interessehalber, einfach um die
>Zusammenhänge zu verstehen.

Da musst du die Funkamateuere fragen. Aber das wird erst relevant, wenn 
die Laufzeit lang wird im Verhältnis zur Anstiegszeit, siehe Artikel 
oben.

MFG
Falk

Autor: Axelroro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke, Falk. Erstaunlich, was schon alles in der Artikelsammlung steckt.

Die Anstiegszeit liegt bei ca. 200ns, d.h. kurze Laufzeit im Verhältnis. 
Daraus sollte man schlussfolgern koennen, das Koax hier keinen Vorteil 
hat, richtig? (Sonsnt wuerde es ja auch wohl oefter in diesem 
Zusammenhang genutzt werden, schaetze ich mal).

Gruss
Axel

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ist halt auch eine Frage, wie dein Signal entsteht und aufgenommen
wird.  Wenn du die Vorteile eines verdrillten Adernpaares wirklich
nutzen willst, brauchst du auch ein symmetrisches Signal.  Nur dann
heben sich die elektrischen und magnetischen Felder wirklich auf,
sodass das Kabel nichts abstrahlt.  Wenn du dagegen ein asymmetrisches
Signal hast (davon würde ich in deinem Falle ausgehen), dann könnte
ein koaxiales Kabel die bessere Wahl sein, weil man dieses Signal
direkt (ohne Symmetrierung per Transformator oder aktiver Schaltung)
darüber übertragen kann.

Jede Leitung, egal ob koaxial oder parallel, hat einen Wellenwider-
stand, der sich aus ihrer Geometrie sowie den beteiligten Materialien
(insbesondere epsilon_r des Dielektrikums) bestimmt.  Reflektionsfrei
wird die Energie nur dann übertragen, wenn die Quell- und Last-
widerstände am Anfang und Ende der Leitung dieser Leitungsimpedanz
entsprechen.  Wenn nicht, dann wird ein Teil der Leistung reflektiert
und erreicht nicht den Verbraucher.

Autor: Axel Ro. (axelroro)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Jörg, danke auch Dir.

Im gegebenen Einsatzfall ist das Signal tatsächlich symmetrisch 
(Ansteuerung mit Softswitching). Wenn ich Falk und die angegebenen 
Quellen richtig interpretiere, ist eine Reflektion bei den gegebenen 
Anstiegszeiten noch kein Thema.

Vielleicht ist meine Fragestellung auch etwas irreführend. Es ist zwar 
dieser Einsatzzweck, welcher mich auf den Gedanken brachte, Koax 
einzusetzen, aber dann kam ich ins Grübeln bzgl. Koax und seine 
Funktion.

Was für den Laien einfach schwer zu verstehen ist:
Koax wird zum Einsatz bis in den GHz-Bereich genutzt (z.B. Sat), hat 
aber gleichzeitig lt. Wiki einen Kapazitätsbelag von 100pF/m und 
Induktivitätsbelag von ca 250nH/m - was ja eigentlich quasi einen 
Kurzschluss bzw. einen sehr hohen induktiven Widerstand bedeuten sollte. 
Dann steht da, dass die Nutzsignalleistung über das Dielektrikum 
übertragen werden sollte, dass ist dann spätestens der Punkt, wo ich 
aussteige und nicht mehr recht verstehe. Ich vermute mal laienhaft, dass 
die Mechanismen zur Signalleitung bei niedrigen Frequenzen (also z.B. 
meinen 90kHz) und bei Hochfrequenz unterschiedlich sind.

Ich glaube nun zu verstehen, dass für meinen Anwendungsfall die 
speziellen Eigenschaften von Koax überhaupt nicht zum Tragen kommen. 
Interessant wäre es jedoch noch, diesen scheinbaren Widerspruch im 
obigen Absatz erklärt zu bekommen.

Könnte mir das noch jemand anschaulich erläutern von den HF 
Spezialisten?

Danke für die bisherigen Antworten!

Grüsse
Axel

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Axel Ro. (axelroro)

>Koax wird zum Einsatz bis in den GHz-Bereich genutzt (z.B. Sat), hat
>aber gleichzeitig lt. Wiki einen Kapazitätsbelag von 100pF/m und
>Induktivitätsbelag von ca 250nH/m - was ja eigentlich quasi einen
>Kurzschluss bzw. einen sehr hohen induktiven Widerstand bedeuten sollte.

Nein. Der "Trick" bei der Leitungstheorie ist, dass diese Kapazitäten 
und Induktivitäten NICHT als ein kompaktes Bauteil an einem Ort liegen, 
sondern verteilt über die Kabellänge. Und da sieht das Ganze schon 
wieder ganz andders aus. Denn das Signal läuft halt nur mit etwas 
weniger als Lichtgeschwindigkeit, "sieht" damit immer nur einen kleinen 
Teil des Kabels.

>Dann steht da, dass die Nutzsignalleistung über das Dielektrikum
>übertragen werden sollte, dass ist dann spätestens der Punkt, wo ich
>aussteige und nicht mehr recht verstehe.

Naja, das ist halt das Problem der Formelinterpretation. Die Energie 
wird im wesentlichen im Feld zwischen den Leitern transportiert, nicht 
im Leiter selber. Aber da streiten sich die Geister, wie man denn den 
Herrn Maxwell richtig interpretiert.

> Ich vermute mal laienhaft, dass
>die Mechanismen zur Signalleitung bei niedrigen Frequenzen (also z.B.
>meinen 90kHz) und bei Hochfrequenz unterschiedlich sind.

Nicht ganz, aber man kann die Formlen und Betrachtung bei Hiederfrequenz 
vereinfachen. Aber denk dran, die 90 kHz sind NICHT der entscheidende 
Parameter! Es sind deine 200ns Anstiegszeit!

MfG
Falk

Autor: Axel Ro. (axelroro)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ist jetzt klarer. Ich komme aus dem Maschinenbau, d.h. da kann ich schön 
die Analogie mit einer Flächenlast ziehen, bei der ja auch ein Gewicht 
nicht punktuell wirkt.

Hatte immer noch den Denkfehler mit Frequenz gleich Anstiegszeit, aber 
das ist jetzt auch klar.

Hast mir schon mehrfach geholfen bei diversen Fragen in diesem Forum, 
herzlichen Dank dafür.

Grüsse
Axel

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.