Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Synchronwandler - auswirkung der Schaltfrequenz auf Hitzeentwicklung der Spule


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von Der Unwissende (Gast)


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Hallo liebe Mikrocontroller-Anwärter ;-)

eine frage: Wie hängt bei einem Synchronwandler die Frequenz mit der 
Hitzeentwicklung der Spule zusammen?

z.B. ist mir aufgefallen bei einer alten Grafikkarte als Testobjekt - da 
ist eine R33 Spule drauf (also ich glaube 0.33µH, oder?) und die 
antaktfrequenz liegt um die 150Khz. Wenn ich die Frequenz auf 200Khz 
erhöhe (über den PWM Controller dessen Frequenz mit einem widerstand 
gegen Masse bestimmt wird) läuft die ganze karte viel effizienter - der 
gesamt Stromverbrauch ist geringer und die Spule wird auch weniger heiß 
unter last.

Jetzt interessiert mich natürlich - warum bleibt die Spule kühler? die 
Mosfets ebenfalls (Wärmebildkamera)

Die Spule wird doch nicht etwa ab werk kurz vor der Sättigung betrieben 
worden sein? Soweit ich weiß, ist der Ripplestrom mit steigender 
frequenz kleiner den die Kondensatoren puffern müssen, aber der 
Stromfluss in der spule ist doch in etwa immer gleich, oder?
Wenn ich die frquenz noch weiter erhöhe gibts es einige Khz weiter einen 
Punkt, wo der Stromverbrauch wieder steigt, und die Spule und die 
Mosfets wieder heißer werden - die effizienz also wieder sinkt.

von Kevin M. (arduinolover)


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Höhere Frequenz -> geringerer Stromripple -> Strompeaks geringer -> 
weniger Verlustwärme

Gleiches gilt für die FETs, wobei hier auch irgendwann die 
Schaltfrequenz zu höheren Schaltverlusten führt wodurch sie auch wärmer 
werden.

von Der Unwissende (Gast)


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Perfekt erklärt, kurz bündig, und verständlich :-)

Es gibt ja auch noch Induktionsverluste - sind damit die ströme gemeint, 
die aufgrund der hohen frequenz ins PCB fremd einwirkt? ahnlich einem 
Induktionsherd?

von Georg (Gast)


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Der Unwissende schrieb:
> Es gibt ja auch noch Induktionsverluste

Es gibt 2 Effekte: die ohmschen Verluste in der Wicklung und 
Ummagnetisierungsverluste des Spulenkerns. Die können gegenläufig sein.

Georg

von MaWin (Gast)


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Kevin M. schrieb:
> Höhere Frequenz -> geringerer Stromripple -> Strompeaks geringer ->
> weniger Verlustwärme

Uff  aber auch:

Höhere Frequenz, mehr Ummagnetisierungen pro Sekunde, die Kern-Verluste 
zählen pro Ummagnetisierung, also höhere Verluste wenn die 
Magnetisierungstiefe (Tesla) gleich bleibt.

Es ist halt wie immer ein Kompromiss.

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