Hallo Zusammen,
ich habe einen Verstärker der bei 1.1 MHz 18 Vp und 2.5 A Strom an eine
ohmsche Last abgeben kann.
Jetzt wollte ich mittels Trafo die Spannung die Spannung
herauftransformieren, um erstmal die Ohmsche Last mit 25 Vp betreiben zu
können.
Np=10 Ns=14 Windungen
Ich habe einen Ringkern verwendet von Epcos. Das Material ist N30.
Wenn ich diese Kombination in Betrieb nehme, messe ich auf der
Eingangsseite die Spannung von 18 Vp aber sekundärseitig bekomme ich
keine Signal. Weiß einer von euch woran es liegen kann.
Ich habe folgenden Ringkern verwendet:
https://www.mouser.de/ProductDetail/EPCOS-TDK/B64290A0084X830?qs=sGAEpiMZZMukHu%252BjC5l7YSCXECBzsOGHwScLM26%2F%2FUs%3D
Schonmal Danke im Voraus
Thomas schrieb:> Kennt jemand noch andere andere Materialien, die für solch eine> Anwendung in Frage kommen?
Sowas hat jeder Hersteller. Bei Ferroxcube käme z.B. 3F4 oder 3F46 in
Frage.
Auch Metallpulverkerne kann man bei der Frequenz verwenden.
H. H. schrieb:> Auch Metallpulverkerne kann man bei der Frequenz verwenden.
Bei 1.1MHz? Welche? Ich meine, daß da nur noch mittel bis
niederpermeable Ferritkerne sinnvoll sind. Das ist ein
Mittelwellentrafo, wie ihn Funkamateuere nutzen.
Moin,
Wenn die 1.1MHz konstant bleiben und galv. Trennung nicht wichtig ist,
wuerd' ich eher mit 'ner LC Kombination die Impedanzanpassung machen;
nicht mit einem Trafo.
Gruss
WK
Thomas schrieb:> Hallo Zusammen,>> ich habe einen Verstärker der bei 1.1 MHz 18 Vp und 2.5 A Strom an eine> ohmsche Last abgeben kann.
Ganz ordentlich.
> Jetzt wollte ich mittels Trafo die Spannung die Spannung> herauftransformieren, um erstmal die Ohmsche Last mit 25 Vp betreiben zu> können.>> Np=10 Ns=14 Windungen> Ich habe einen Ringkern verwendet von Epcos. Das Material ist N30.> Wenn ich diese Kombination in Betrieb nehme, messe ich auf der> Eingangsseite die Spannung von 18 Vp aber sekundärseitig bekomme ich> keine Signal.
Wackelkontakt?
> https://www.mouser.de/ProductDetail/EPCOS-TDK/B64290A0084X830?qs=sGAEpiMZZMukHu%252BjC5l7YSCXECBzsOGHwScLM26%2F%2FUs%3D
Der hat
Ae = 267mm^2
ur = 4200
Al = 5,5 uH/N^2
Transformatoren und Spulen
Macht bei N=10 Lp=N^2*Al= 10^2 * 5,5uH/N^2 = 550uH
XL = 2 Pi f * L = 2 Pi 1,1MHz * 550uH = 3,8kR
Das ist schon recht viel.
I = U / XL = 18V / 3,8k = 4,7mA
Praktisch nix.
Flußdichte sollte auch unkritisch sein
B = Urms / (4,44 A f * N) = 18V * 0,7 / (4,44 * 267e-6m^2 * 1,1MHz *
10)
= 0,96mT
Sehr wenig.
An sich sollte der Trafo laufen. Wie hast du die Wicklungen aufgebracht?
Auch ein Ringkern hat Streufeld, wenn gleich wenig. Bei 1,1MHz spielt
aber jedes uH eine Rolle. Idealerweise wickelt man bifilar.
Falk B. schrieb:> H. H. schrieb:>> Auch Metallpulverkerne kann man bei der Frequenz verwenden.>> Bei 1.1MHz? Welche? Ich meine, daß da nur noch mittel bis> niederpermeable Ferritkerne sinnvoll sind. Das ist ein> Mittelwellentrafo, wie ihn Funkamateuere nutzen.https://www.micrometals.com/products/materials/rf/
H. H. schrieb:> HF-Litze!
Sicher? HF-Litze ist sinnvoll vom LW- bis in den MW-Bereich. Ab ca. 1
MHz verschwinden die Vorteile und Volldraht ist besser. Bei 1,1 MHz
könnte man noch HF-Litze verwenden, ist aber etwas tricky zu löten
(alle Litzenenden müssen angelötet sein).
Ja, 1,1 MHz ist da in mancherlei Hinsicht grenzwertig. Da es in dem
Bereich ausreichend Ferritmaterialien gibt, würde ich lieber Ferrit als
Pulvereisen nehmen, dann hält sich die Windungszahl in Grenzen.
Vermutlich ist ein dicker Kupferlackdraht dann auch einfacher zu
handhaben als HF-Litze, auch wenn es natürlich noch „gut in der
Mittelwelle“ liegt, wo HF-Litze schon ihre Domäne hat.
H. H. schrieb:> Bei 1,1MHz leiten nur die äußersten 70µm des CuL.
Du weißt das natürlich aber ergänzend: die Leitfähigkeit nimmt nicht bei
70µ schlagartig ab sondern wird mit 1/e stetig weniger.
Deswegen nimmt man für Luftspulen auch versilberten Cu-Draht. Dies ist
aber keine Luftspule, ist eben ein Grenzfall wie Jörg schon sagte.
H. H. schrieb:> Bei 1,1MHz leiten nur die äußersten 70µm des CuL.
Daher ja dicken CuL, denn dann ist trotzdem noch genug "Fleisch".
Interessanterweise werden Spulen für den Kurzwellenbereich halt nie mit
HF-Litze gebaut, und versilberten Draht nimmt man eigentlich erst ab
VHF.
Naja, ich glaub, der OP hat einen grundlegenden Fehler in seinen Trafo
eingebaut. Aber auch wenn alles korrekt aufgebaut ist, scheint mir der
Kern ein wenig untypisch für die Anwendung. Das Ding hat 102mm
Durchmesser und 15mm Höhe. Da schiebt man bei optimaler Auslegung 1kW
und mehr drüber.
Aber man braucht bei 1,1MHz und 13V RMS kein XL=3,8kOhm für die
Primärwicklung bzw. 5mA Magnetisierungsstrom. Da kann man locker mit
100mA leben, sprich 5% der 3,8k~200Ohm reichen, macht ~25uH
Primärinduktivität reichen. D.h. aber auch, daß der AL Wert bei
konstanter Windungszahl nur ~280 nH/N^2 sein muss, d.h. man kann
deutlich niederpermeable Kerne benutzen. Damit reduziert sich auch die
Streuinduktivität, welche vermutlich hier die Leistungsübertragung
deutlich bremst.
Moin,
Tja, und ich wuerde mit mit der LC Impedanzanpassschaltung um das ganze
Trafo-foo wenig Kopf machen, denn Schaltwandler sind in dem
Frequenzbereich auch schon zu Hause, also sollte man durchaus fertige
Speicherdrosseln kaufen koennen, die das "richtige" Kernmaterial und die
"richtige" Geometrie des Cu fuer 1.1MHz haben.
1µH als Wert klingt jetzt auch nicht zu exotisch. Und 10nF fuer den C,
wenn man nicht gerade einen in 0402 oder 0603 hernimmt, sollte sich auch
verlustarm realisieren lassen.
Aber 'n Ringkerntrafo macht halt optisch mehr her.
Gruss
WK
Dergute W. schrieb:> Aber 'n Ringkerntrafo macht halt optisch mehr her.
Naja, ein Ringkerntrafo hat halt normalerweise den Vorteil, dass man
selbst mit einfachem Aufbau die Streuinduktivität recht gering halten
kann. Ist nicht nur die Optik.
Aber ein für die Frequenz passendes Kernmaterial auszusuchen, ist
natürlich schon mal die Grundvoraussetzung.
Was ich mir allerdings trotz falschen Kernmaterials nicht vorstellen
kann ist, dass man am Ausgang rein gar nichts messen können soll.
Wenn du mit einer festen Frequenz arbeitest, kannst du die
Streuinduktivität des Trafos mit einem seriellen Kondensator
ausgleichen.
Wird bei den Resonanzwandlern so gemacht.
Falls du nicht mit einer festen Frequenz arbeitest, wickel entsprechend
eng und halte die Windungszahl beider Seiten klein, z.B. mit einem Kern,
der eine hohe Permeabilität und die min. notwendige mag. Fläche bietet.
Bei 1.1 MHz findest du vieleicht etwas passendes aus nanokristalinem
Bandmaterial (VAC Virtoperm).
Die Kernform hat nur indirekt Einfluss auf die Streuung, es kommt darauf
an wieviel Energie im Magnetfeld gespeichert ist, dass sich zwischen den
Windungen aufbaut. Wie eng die Windungen beieinander liegen ist
wesentlich wichtiger als die Kernform.
Es zählt auch der Raum, den die Wicklung selbst einnimmt,
deshalb sollte die Windungszahl auf das Minimum beschränkt sein, das zum
Erreichen der min. gewünschten Induktivität erforderlich ist.
>Naja, ein Ringkerntrafo hat halt normalerweise den Vorteil, dass man>selbst mit einfachem Aufbau die Streuinduktivität recht gering halten>kann. Ist nicht nur die Optik.
Für sehr kleine Ringkerne mag die Aussage stimmen,
ab A_mag > 25 mm² haben Ringkerne nicht selten ein schlechteres
Verhältnis von mag. Fläche zu mag. Länge als andere Kernformen gleicher
mag. Fläche. Dadurch ist ihr AL-Wert geringer => mehr Windungen für min.
Induktivität => mehr Streuung.
Zusätzlich ist die rechteckige Querschnittsfläche von Ringkernen nicht
ideal, weil mehr Draht zum Umschlingen der mag. Fläche benötigt wird als
z.B. bei einem runden Schenkel => mehr Streuung.
Falk B. schrieb:> Aber man braucht bei 1,1MHz und 13V RMS kein XL=3,8kOhm für die> Primärwicklung bzw. 5mA Magnetisierungsstrom. Da kann man locker mit> 100mA leben, sprich 5% der 3,8k~200Ohm reichen, macht ~25uH> Primärinduktivität reichen. D.h. aber auch, daß der AL Wert bei> konstanter Windungszahl nur ~280 nH/N^2 sein muss, d.h. man kann> deutlich niederpermeable Kerne benutzen. Damit reduziert sich auch die> Streuinduktivität, welche vermutlich hier die Leistungsübertragung> deutlich bremst.
Wenn ich das richtig verstehe, benötige ich mehr Magnetisierungsstrom um
die Leistung übertragen zu können. Das heißt zusammengefasst, das in
meinem Fall gar nicht genug Magnetfeld erzeugt wird, und somit keine
Leistungsübertragung stattfindet. Das heißt aus diesem Grund benötige
ich eine geringe Permeabilität, damit die Induktivität kleiner ausfällt
bei gleicher Windungszahl und somit dann mehr Magnetisierungsstrom
fließen kann?
Nein.
Wenn die Sekundärseite des Trafos belastet wird, entzieht sie dem
Magnetfeld Energie. Damit sinkt automatisch die auf der Primärseite
"sichtbare" Induktivität, und es fließt entsprechend mehr Strom.
Jörg W. schrieb:> Ein FT240-43 dürfte für 50 W schon gut überdimensioniert sein.
Vor allem ist er fehldimensioniert, vom Material her. Das ist ein Kern
für Gleichtaktdrosseln, nicht für Leistungsübertrager.
H. H. schrieb:> Das ist ein Kern für Gleichtaktdrosseln
Wie kommst du darauf? Bei den Frequenzen sollte er noch locker als
Übertrager arbeiten.
"Material 43 (μi = 850)
High volume resistivity. For medium frequency inductors and
wideband transformers up to 50 MHz. Optimum frequency
attenuation from 40 MHz to 400 MHz."
Gunter schrieb:> Was spricht denn gegen Eisenpulver?
Die niedrige Permeabilität: man braucht viel mehr Windungen, und wie
oben dargelegt, hat man dadurch mehr Streuverluste.
Eisenpulver nimmt man eher dort, wo es auf die bessere Linearität der
Kennlinie oder die höhere Güte ankommt im Vergleich zu Ferrit.
von Thomas schrieb:
>Wenn ich das richtig verstehe, benötige ich mehr Magnetisierungsstrom um>die Leistung übertragen zu können. Das heißt zusammengefasst, das in>meinem Fall gar nicht genug Magnetfeld erzeugt wird, und somit keine>Leistungsübertragung stattfindet. Das heißt aus diesem Grund benötige>ich eine geringe Permeabilität, damit die Induktivität kleiner ausfällt>bei gleicher Windungszahl und somit dann mehr Magnetisierungsstrom>fließen kann?
Mit Magnetisierungsstrom meinst du warscheinlich Blindstrom.
Den möchte man eigendlich bei Trafobetrieb garnicht haben,
oder der soll möglichst gering sein, ganz weg bekommt man
ihn nicht. Also muß die Induktivität möglichst groß sein.
Zu mindest muß der Blindstrom so gering sein, damit der
Kern nicht in die magnetische Sättigung kommt.
Also genau gegenteilig deiner Vorstellung.
Seine Vorstellung war falsch, aber das Gegenteil ist es auch. :-)
Falk hatte da recht: "L_prim so hoch wie möglich" kennt Grenzen.
Wieso sich da Aussagen zu widersprechen scheinen (bzgl. geometr.
Aufbau + Kernmaterial und resultierende Streuinduktivität) liegt
daran, daß Streuung eigentlich zwei Effekte Beschreibt:
1. Das austretende magnetische Streufeld (bei Ringkernen minimal)
2. Die elektrisch wirksame(n) Streuinduktivität(en)
(eng verknüpft, aber natürlich trotzdem nicht gleich)
Theo sagte, wie sich 2. minimieren läßt.
Wenn weder Platz noch Streufeld ein Problem, kann man mit ausr.
großem Kern sowohl mit Eisenpulver als auch Ferrit extrem gute
Übertrager bauen - mit Ferrit wird es allerdings i.A. kleiner bzw.
bei gleicher Größe niederohmiger+streuärmer also effizienter.
Das Streufeld schön einsperren kann man auch mit Topfkernen (die
schaffen das im Gegensatz zum Ringkern sogar bei einer Kraut- und-
Rüben- Bewicklung noch ganz gut - ein RK sollte schon besser ganz
homogen bewickelt werden) aber falls nicht prior, kann man auch
ETD und ähnliche Formen mit den ebenfalls runden Mittelschenkeln
bequem bewickeln.
Meine Fragen wäre: "Gibt es eine wesentliche Platzbegrenzung?"
Nur dann muß man die kleinstmögliche Lösung anstreben, ansonsten
kann man nahezu hinoptimieren wohin man will.
Im Leerlauf kann ich sekundärseitg die erwartete Spannung messen, aber
unter Last messe ich nur etwas 100 mV Bereich. Wahrscheinlich geht der
Kern unter Last in Sättigung.
Thomas schrieb:> Im Leerlauf kann ich sekundärseitg die erwartete Spannung messen, aber> unter Last messe ich nur etwas 100 mV Bereich. Wahrscheinlich geht der> Kern unter Last in Sättigung.
Nö. Das tut er bestenfalls im Leerlauf, dann dann "sieht" er die größte
Spannung und damit den größten Magnetisierungsstrom. Siehe
Transformatoren und Spulen.
Was nun?
1.) Zeig uns ein Bild deines Trafos, damit man die Lage der Wicklungen
bewerten kann.
2.) Haupt- und Streuinduktivität messen. Sprich, die Induktivität der
Primärwicklung (Hauptinduktivität) sowie das gleich nochmal bei
kurzgeschlossener Sekundärwicklung (Streuinduktivität). Daraus kann man
den Koppelfaktor berechnen, wenn gleich der hier zweitrangig ist. Die
Messung sollte man NICHT unbedingt bei 1.1MHz machen, eher 1-10kHz,
damit man nicht in mögliche Resonanzen des Trafos reinfällt. Im
Idealfall hat man einen Vektor Network Analyzer, der kann das über einen
großen Frequenzbereich durchmessen. Die gibt es auch in klein und
preiswert mit USB-Steuerung.
Wenn ich mit der Frequenz auf 100 kHz runtergehe, funktioniert es. Ich
werde mal versuchen die Streuinduktivitäten zu messen. Was kann ich
eigentlich dann tun falls die zu hoch sind ?
Thomas schrieb:> Was kann ich> eigentlich dann tun falls die zu hoch sind ?
- Einen anderen Ringkern verwenden, der deutlich WENIGER AL hat,
schätzungsweise 100-200. Der kann auch ein paar Nummern kleiner sein,
denn du willst hier ja nur ein paar Dutzend Watt übertragen.
- Bifilar wickeln
https://de.wikipedia.org/wiki/Bifilar
Achtung! In dem Bild ist zwar bifilar gewickelt, für einen Trafo muss
man aber das rechte Ende aufschneiden, um die beiden Wicklungen zu
erhalten!
https://www.wolfgang-wippermann.de/koppelfa.htm
Hier sieht man Einzel- und Bifilarwicklung und deren Wirkung auf den
Koppelfaktor. Und der ist trotz Ringkern und Bifilarwicklung teilweise
arg mies.
https://www.wolfgang-wippermann.de/kf6.gif
Thomas schrieb:> Ein Bild ist im Anhang, habe mittlerweile schon die Windungen geändert> als bitte nicht wundern.
Naja, das sind Einzelwicklungen. Ich tippe mal auf einen Koppelfaktor
unter 0,9, macht bei satten 500uH L0 gut und gerne 100uH
Streuinduktivität, welche bei 1,1MHz "läppische" 690 Ohm haben ;-)
Deine Last hat aber nur 18V/2,5A = 7,2 Ohm. Merkste was?
Falk B. schrieb:> - Einen anderen Ringkern verwenden, der deutlich WENIGER AL hat,> schätzungsweise 100-200. Der kann auch ein paar Nummern kleiner sein,
Ich dachte es wäre besser wenn die Induktivität des Trafo hoch ist um
den Magnetisierungsstrom klein zu halten ?
Thomas schrieb:> Falk B. schrieb:>> - Einen anderen Ringkern verwenden, der deutlich WENIGER AL hat,>> schätzungsweise 100-200. Der kann auch ein paar Nummern kleiner sein,>> Ich dachte es wäre besser wenn die Induktivität des Trafo hoch ist um> den Magnetisierungsstrom klein zu halten ?
AUSREICHEND klein! Nicht exorbitant klein! Wenn der Magnetisierungsstrom
bei 10% des Nennstroms liegt, ist das vollkommen OK, zumal er 90°
phasenverschoben zum (ohmschen) Laststrom fließt und damit noch weniger
ins Gewicht fällt. Und was nützt dir der kleinste Magnetisierungsstrom,
wenn die Streuinduktivität um Größenordungen zu hoch ist?
Falk B. schrieb:> AUSREICHEND klein! Nicht exorbitant klein! Wenn der Magnetisierungsstrom> bei 10% des Nennstroms liegt, ist das vollkommen OK, zumal er 90°> phasenverschoben zum (ohmschen) Laststrom fließt und damit noch weniger> ins Gewicht fällt. Und was nützt dir der kleinste Magnetisierungsstrom,> wenn die Streuinduktivität um Größenordungen zu hoch ist?
Wenn ich das richtig deute, bedeutet es, dass viele Windungen zu einer
hohen Streuinduktivität führen?
Thomas schrieb:> Wenn ich das richtig deute, bedeutet es, dass viele Windungen zu einer> hohen Streuinduktivität führen?
Ganz im Gegenteil, viele gleichmäßig verteilte Windungen minimieren den
Streufluss.
Thomas schrieb:> Wenn ich das richtig deute, bedeutet es, dass viele Windungen zu einer> hohen Streuinduktivität führen?
Jain. Es kommt auf den Kern und die Anordnung der Windungen an.
Getrennte Wicklungen links/rechts auf dem Ringkern bzw. auf getrennten
Schenkeln eines EI Kerns -> hohe Streuinduktivität
Wicklungen übereinander -> geringe Streuinduktitität
Wicklungen bifilar -> minimale Streuinduktivität
H. H. schrieb:> Ganz im Gegenteil, viele gleichmäßig verteilte Windungen minimieren den> Streufluss.
Ja, aber wenn ich sehr viele Windungen mache, steigt die
Hauptinduktivität UND die Streuinduktivität, welche Pi mal Daumen immer
einen gewissen Prozentsatz beträgt, abhängig von der Kernform und
Wickeltechnik.
Thomas schrieb:> Bei 30 Vp erhalte am Ausgang jetzt bei Ü=1 immerhin ein Paar Volt> Amplitude.
Welche Windungszahl?
Bei 20Wdg. und 1MHz ergibt sich bei 30Vp ein Magnetisierstrom von 220mA.
Willst du das? Flußdichte ist dabei nur 5mT.
Thomas schrieb:> Die gemessene Streuinduktivität beträgt 1,48 uH.
Welche bei 1,1MHz einen Blindwiderstand von 10,3 Ohm (induktiv) hat.
Deine Last hat bei 18Vp und 2,5A 7,2 Ohm. Deine Streuinduktivität sollte
10% oder weniger als dein Lastwiderstand haben, sprich, du solltest
unter 1 Ohm / 0,15uH kommen.
Ich wiederhole mich. Bifilare Wicklung.
H. H. schrieb:>> Die gemessene Streuinduktivität beträgt 1,48 uH.>> Fast 10% Streuinduktivität ist eben viel zu viel.
Ist auch ausgesprochen mies für einen Ringkern. Aber man sieht, es ist
möglich ;-)
ArnoR schrieb:> Das bedeutet 870mA Magnetisierstrom. Liefert deine Quelle das überhaupt?
Der Kern hat einen AL=170nH.
Macht dann eine Induktivität bei N=10 von:
L=N^2*AL=100*170nH=17uH
XL=2*pi*f*L=2*pi*17uH*1,1MHz=117Ohm
Imag=30Vp/117Ohm=0,256A
Moin,
Thomas schrieb:> Die gemessene Streuinduktivität beträgt 1,48 uH.
Nachdem fuer die simple LC Anpassung ich schon auf ein L von 1µH kam,
wuerde mich sowas arg beunruhigen.
Aber ich wuesst auch, dass man das durch entsprechende Serien-C
zumindest fuer eine Frequenz wieder wegkompensieren koennte...
Gruss
WK
