Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verständnisfrage: SMPS Transformer


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von Fidibus (Gast)


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Hallo Leute,

Ich verstehe grundsätzlich, wie AC-Trafos funktionieren und weiß, das 
man die Ausgangsspannung eines Trafos über sein Wicklungsverhältnis fest 
legt.

Ich verstehe allerdings nicht so ganz, wie das bei SMPS Transformatoren 
von statten geht, denn dort kommt es ja auch auf das Windungsverhältnis 
an, das primärseitig per Duty beeinflusst werden kann. In Beispielen 
wird jedoch häufig eine Induktivitätswert und ein Windungsverhältnis 
angegeben Beispiel: N1:N2 = 12:30 500µm. Das Über oder 
Untersetzungsverhältnis leuchtet mir ja ein, aber der induktive Anteil 
gibt mir noch Räzel auf.

Warum gibt man den an? Man will ja Energie übertragen und nicht 
zwischenspeichern (wie bei Buck oder Boost Wandlern) - da wäre doch 
vermutlich die magnetische Flussdichte interessanter. Und wie wird der 
gemessen? Meine Vermutung: Beide Windungen seriell verschaltet und so?

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Da liest du dir für den genauen technischen Teil der Antwort auf deine 
Frage das Elektronik-Kompendium durch, wahlweise auch die einschlägige 
Literatur wie Jörg Rehrmanns Netzteil-Handbuch. Im Prinzip braucht es 
einen Kompromiss zwischen Stromrippel und Stromtragfähigkeit.

Das Schaltnetzteil arbeitet ja im Prinzip mit zerhackter Gleichspannung, 
nicht mit Wechselspannung (topologische Spezialfälle wie den Flyback, 
der tatsächlich speichert oder eine Gegentaktansteuerung, die die 
Gleichspannung nur in wechselnder Richtung anlegt sind für die 
Prinzipdarstellung unnötig). Die Induktivität bestimmt die Anstiegszeit 
des Stromes. Eine große Induktivität lässt ihn langsam ansteigen und es 
ergibt einen kleinen Stromrippel auf der Sekundärseite. Aber große 
Induktivitäten haben auch einen hohen Gleichstromwiderstand (=Verlust) 
und sind oft größer (=mehr und dickerer Draht).

Eine kleine Induktivität wackelt viel stärker, was auf der Sekundärseite 
für ordentlich Filterzwang sorgt. Daher legt man den Stromrippel in etwa 
auf 40% des Maximalstromes aus. Man kann auch mehr oder weniger machen, 
je nachdem welche Anforderungen man an das Netzteil hat.

Das ist alles stark vereinfacht und ich rate dringend zur Fachliteratur, 
wenn das Verständnis notwendig ist. Außerdem kannst du gern ein paar 
Experimente mit Induktivitäten machen, sogar mit selbst gewickelten. 
Dann siehst du die Wirkung unmittelbar.

Was die Sättigung und Flussdichte und Co anbelangt brauchst du das erst, 
wenn du die Tragfähigkeit deiner Schaltung ermittelst, d.h. ob der Kern 
mit seinem Querschnitt und Materialeigenschaften auch die gewünschte 
Leistung zuverlässig übertragen kann. Ich rate zu kleinen Brötchen, 
probiers am Anfang mit 1-5W.

von Falk B. (falk)


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@  Fidibus (Gast)

>Ich verstehe grundsätzlich, wie AC-Trafos funktionieren und weiß, das
>man die Ausgangsspannung eines Trafos über sein Wicklungsverhältnis fest
>legt.

Sieht so aus.

>Ich verstehe allerdings nicht so ganz, wie das bei SMPS Transformatoren
>von statten geht,

Dort ist es genau so, wenn man einen FLußwandler hat.

> denn dort kommt es ja auch auf das Windungsverhältnis
>an, das primärseitig per Duty beeinflusst werden kann.

Das glaube ich kaum, denn das ist fest ;-)
Du meinst eher das Übersetzungsverhältnis der Spannung.

> In Beispielen
>wird jedoch häufig eine Induktivitätswert und ein Windungsverhältnis
>angegeben Beispiel: N1:N2 = 12:30 500µm.

???

>Das Über oder
>Untersetzungsverhältnis leuchtet mir ja ein, aber der induktive Anteil
>gibt mir noch Räzel auf.

Das sidn die Induktivitäten der Primär- und Sekundärwicklungen.

L ~ N^2

>Warum gibt man den an? Man will ja Energie übertragen und nicht
>zwischenspeichern (wie bei Buck oder Boost Wandlern)

Beim Sperrwandler will man Energie zwischenspeichern, beim Flußwandler 
(normaler Trafo) nicht.

Siehe Transformatoren und Spulen

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