Hallo alle Miteinander, ich habe ein Verständnisproblem bei der Auswahl eines geeigneten Ringkerns. Die Induktivität bestimme ich ja über den Al-Wert eines Ringkerns zusammen mit der Windungszahl. Aber wie sieht das mit de Sättigung aus? Ein Ringkern soll ja möglichst nicht in die Sättigung geraten, somit muss ich dies doch bei der Auswahl eines geeigneten Ringkerns berückstichtigen, oder etwa nicht?! Ich habe nämlich nirgendwo Angaben zur Sättigung gefunden... Bitte klärt mich auf. Gruß, Max
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Max C. schrieb: > Ich habe nämlich nirgendwo Angaben zur Sättigung gefunden... Das hängt stark vom Hersteller ab. So hat z.B. Epcos getrennte Datenblätter für Kerne (Al, le...) und Kernmaterialien (Bs). http://www.epcos.de/web/generator/Web/Sections/ProductCatalog/Ferrites/Materials/PDF/PDF__N27,property=Data__nn.pdf;/PDF_N27.pdf
Max C. schrieb: > ich habe ein Verständnisproblem bei der Auswahl eines geeigneten > Ringkerns. > Die Induktivität bestimme ich ja über den Al-Wert eines Ringkerns > zusammen mit der Windungszahl. Aber wie sieht das mit de Sättigung aus? > Ein Ringkern soll ja möglichst nicht in die Sättigung geraten, somit > muss ich dies doch bei der Auswahl eines geeigneten Ringkerns > berückstichtigen, oder etwa nicht?! Ich habe nämlich nirgendwo Angaben > zur Sättigung gefunden... Im Prinzip muß ich dir recht geben. Während bei Kondensatoren die maximale Spannung angegeben wird, bekommt man keine vergleichbare Angabe für die maximale Durchflutung (Ampere * Windungen) für Spulenkerne. Warum nicht? Die Antwort ist, daß zum einen das Sättigungsverhalten eines Kerns nicht so abrupt ist wie der Durchbruch des Dielektrikums im Kondensator. Zum zweiten ist die Sättigung auch stark frequenzabhängig. Es hängt also von der Anwendung ab, wie weit man den Kern ausreizen kann und will. Aber gut. Nehmen wir einfach mal an, es gäbe eine derartige Kenngröße eines Kerns und sehen wir weiter. Ein Kern hat zwei wesentliche mechanische Eigenschaften: die effektive Weglänge l und den effektiven Querschnitt A. Für einen Ringkern kann man beide ganz gut aus den Abmessungen bestimmen: l = \pi*(Di+Da)/2 und A=(Da-Di)*h/2. Für andere Kerne gibt es Tabellen. Ferner hat das Kernmaterial zwei wesentliche magnetische Eigenschaften: die Permeabilität µ und die Sättigungsflußdichte B_max. µ wird dabei oft in Form der relativen Permeabilität gegeben: µr = µ / µ0 mit der Vakuum-Permeabilität µ0 = 4*\pi*1E-7 Vs/(Am). B_max ist wie gesagt frequenzabhängig und auch keine harte Größe, weil die Sättigung nicht schlagartig einsetzt, sondern ein weicher Übergang ist. Oft setzt mal willkürlich für B_max den Wert ein, bei dem µr auf 80% des Nominalwerts zurück gegangen ist. Typische Werte sind 300mT für Ferrit und 500mT für Eisenpulver. Aus der mechanischen Kerngröße und der Permeabilität des Kernmaterials ergibt sich der A_L Wert: A_L = µ*A/l. Dieser Zusammenhang ist nützlich, denn so läßt sich für einen ausgemessenen Kern (A_L, A, l bekannt) die Permeabilität des Materials berechnen und daraus abschätzen was für ein Material es ist. Der Artikel zur Spule gibt uns eine nützliche Formel: I_sat = B_max * l / (N * µ) bzw. umgestellt für die Durchflutung I_sat * N = B_max * l / µ Wenn man statt mit µ lieber mit A_L rechnet: I_sat * N = B_max * A / A_L (man braucht entweder die Weglänge oder den Querschnitt des Kerns) Und das wars schon. Beispiel: Ein Amidon Ringkern T106-26. Material #26 hat µr=75. Querschnitt und Länge sind 66mm² bzw. 65mm. Macht A_L=96nH, die Tabelle sagt 93nH. Paßt also. Die maximale Durchflutung für 0.5T wären dann 0.5T * 65mm / (75 * µ0) ~= 345A. Also z.B. für 1mH und 100 Windungen I_max=3.45A. HTH, XL
Hallo Max, ein schönes Tool um Ringkerne zu berechnen: http://www.dl5swb.de/html/mini_ringkern-rechner.htm Gruss Klaus.
Danke für die vielen Antworten, ihr habt mir echt weitergeholfen. Also für meinen konkreten Fall benötige ich einen Step-Up-Wandler mit Ue=10V Ua=40V Ia=1A f=100kHz bei einer Induktivität von L=65µH ergibt sich ein maximaler Spulenstrom von Imax=4,65A Bei diesem Ringkern (T50-18) http://www.reichelt.de/Amidon-Eisenpulver-Ringkerne/T-50-18/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=32296&GROUPID=3186&artnr=T+50-18 Habe ich Da=12,7mm Di=7,7mm H=4,83mm Al=24nH/N² Somit ergibt sich die Querschnittsfläche zu A=(Da-Di)*H/2~=12mm² Ich benötige insgesamt N=sqrt(L/Al)=52Windungen und habe einen maximalen Spulenstrom von Imax=(Bmax*A)/(N*Al)=4,8A Somit sollte doch dieser Kern gerade noch geeignet sein, oder habe ich was übersehen?
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Bearbeitet durch User
@ Klaus Ra. (klara) >ein schönes Tool um Ringkerne zu berechnen: >http://www.dl5swb.de/html/mini_ringkern-rechner.htm Nur leider berechnet der keinerlei Sättigungsströme.
Axel Schwenke schrieb: > Die Antwort ist: ...Viel Text... Ich finde, besser kann man das nicht erklären. Der Text sollte ins Tutorial übernommen werden. Gruss Harald
@ Max C. (max_der_bastler)
>Somit sollte doch dieser Kern gerade noch geeignet sein,
Ja. Wenn er dir nicht durch die Kernverluste oder die ohmschen Verluste
der wicklung abkocht. Denn 4,5A Spitzenstrom mit 52 Windungen ist viel
Holz, und so groß ist ein T50 Ringkern nicht. Nimm lieber einen 1-2
Nummern größer.
@ Harald Wilhelms (wilhelms) >>Axel Schwenke schrieb: >> Die Antwort ist: >...Viel Text... >Ich finde, besser kann man das nicht erklären. Der Text sollte ins >Tutorial übernommen werden. Schon mal das Tutorial gelesen? Dort steht dasd schon drin. Ausserdem sind bei Axel einige Fehler drin. >Die Antwort ist, daß zum einen das Sättigungsverhalten eines Kerns nicht >so abrupt ist wie der Durchbruch des Dielektrikums im Kondensator. Das stimmt nicht! Je nach Kerntyp kann das sehr wohl SEHR apprupt kommen. Je höher die Permeabilität, umso stärker. Ist auch logisch, schau dir die Magnetisierungskurven an. >zweiten ist die Sättigung auch stark frequenzabhängig. Naja, die Permeabilität ist frequenzabhängig, die Sättigung eher nicht. >B_max ist wie gesagt frequenzabhängig und auch keine harte Größe, weil >die Sättigung nicht schlagartig einsetzt, sondern ein weicher Übergang >ist. Schon wieder falsch. Das gilt nur für niederpermeable Kerne, wie sie in Drosseln genutzt werden, was hier jedoch der Fall ist. >Wenn man statt mit µ lieber mit A_L rechnet: >I_sat * N = B_max * A / A_L Die Formel kann man ergänzen.
Max C. schrieb: > Also für meinen konkreten Fall benötige ich einen Step-Up-Wandler mit > Ue=10V > Ua=40V > Ia=1A > f=100kHz > bei einer Induktivität von L=65µH ergibt sich ein maximaler Spulenstrom > von Imax=4,65A Das überprüfe ich jetzt mal nicht, sondern glaube es einfach. > Bei diesem Ringkern (T50-18) > Habe ich Da=12,7mm > Di=7,7mm > H=4,83mm > Al=24nH/N² > Somit ergibt sich die Querschnittsfläche zu A=(Da-Di)*H/2~=12mm² > Ich benötige insgesamt N=sqrt(L/Al)=52Windungen > und habe einen maximalen Spulenstrom von > Imax=(Bmax*A)/(N*Al)=4,8A Wenn es so knapp zugeht, besser die Fläche/Länge aus dem Katalog nehmen, weil Coating und abgerundete Kanten die effektive Fläche verringern. Im Micrometals Katalog sind 11.2mm² angegeben. Damit komme ich auf 4.48A @ 52 Wdg. > Somit sollte doch dieser Kern gerade noch geeignet sein, oder habe ich > was übersehen? Abgesehen davon daß man Kerne auch magnetisch besser nicht "auf Anschlag" fahren soll, hast du übersehen, daß der Wickelraum des T50 Kerns nicht für 52 Windungen reicht. Denn für 4.5A brauchst du schon ziemlich dicken Draht (bzw bei 100kHz eher mehrere parallel). Eine andere Tabelle gibt für einen T106 Kern und AWG16 Draht (ca. 1mm²) max. 58 Windungen an. Einlagig gewickelt (bessere Kühlung) gehen nur 26 Windungen drauf. B_max = 500mT ist für Eisenpulver schon hart an der Grenze (sprich: der Wirkungsgrad geht runter und der Kern wird heiß). Rechne da mal lieber nur mit 400mT. XL
Super, ihr habt mir echt geholfen, danke hierfür nochmal. Jetzt taucht in meinem Projekt natürlich die nächste Frage auf, wo ich gerne eure Meinung zu wissen möchte. Also ich möchte einen String von insgesmat 12 LEDs mit einem Schaltwandler betreiben. Der Schaltwandler soll den Strom durch die LEDs regeln. Als Schaltregler habe ich mir den LM2587 http://www.reichelt.de/ICs-LM-2000-LM-25576/LM-2587-S-ADJ/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=109357&GROUPID=5466&artnr=LM+2587+S-ADJ ausgesucht. Dieser ist allerdings als Spannungsregler gedacht und hat deshalb eine Referenzspannung von 1,23V. Frage ist nun, ob ein Stromshunt mit einem nachgeschalteten OPV als Spannungsverstärker schnell genug ist und ich so das Stromsignal als Feedback für den Schaltregler nehmen kann?
Kann man. Aber es gibt genügend neue Schaltregler, die das nicht benötigen, eben weil si direkt für die Ansteuerung von LEDs gebaut sind.
ja, ich weiß. Allerdings habe ich bisher noch keinen gefunden, der für einen LED-Strom von 1A ausgelegt ist. Bisher waren alle Regler für 20mA gedacht und hatten dann auch Schaltfrequenzen, die für einen diskreten Aufbau der Leistungstufe zu hoch waren.
Selbst auf den OPV könnte man verzichten, wenn man einen geeigneten/ passenden Widerstand nimmt.
Stephan schrieb: > Selbst auf den OPV könnte man verzichten, wenn man einen geeigneten/ > passenden Widerstand nimmt. Ja schon, allerdings müsste dieser dann bei einer Referenzspannung des Schaltreglers von Uref=1,25V und einem Strom durch die LEDs von I=1A eine Leistung von P=1,25W verbraten. Das ist auch nicht die feine englische Art ;)
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