Minimierung von Trafo-Verlusten, Teil 1
Entwickler von Sperrwandlern – aufgepasst!
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Ursachen für Verluste und wie man sie vermeiden kann
Es gibt nur wenige Entwicklungen von Leistungswandlern, die nicht das Schwergewicht auf Wirkungsgrad und möglichst niedrige Leistungsverluste legen. Allgemein trägt eine Verringerung der Verluste dazu bei, auch die thermische Beanspruchung und den Kühlbedarf zu reduzieren. Außerdem verbessert sie die Zuverlässigkeit des Systems und erlaubt es, kleinere, leichtere und preisgünstigere Endprodukte zu bauen.
Bei einem Sperrwandler gibt es eine Reihe möglicher Verlustquellen: Dazu gehören Verluste in MOSFET und Diode im leitenden und gesperrten Zustand, Verluste durch Welligkeit am Ausgangskondensator, Snubber-Verluste sowie Verluste in den Eingangs- und Ausgangsfiltern. Der bei weitem größte Teil der gesamten Verluste entsteht jedoch in den meisten Fällen im Flyback-Transformator. Es lohnt sich daher ganz besonders, die Verluste im Transformator im Auge zu behalten.
Dabei hilft das Verständnis der verschiedenen Verlustquellen im Flyback-Transformator. Das sind:
- Kupferverluste durch den Gleich- und Wechselstromwiderstand des für die Primär- und Sekundärwicklungen verwendeten Kupferdrahts.
- Verluste durch Proximity-Effekt in eng beieinander liegenden Leitern in einem starken Magnetfeld, wodurch der Stromfluss in einen Teil des Querschnitts des Kupferdrahts abgedrängt wird.
- Streuinduktivität – Verluste an elektrischer Leistung durch den magnetischen Streufluss. Auch dies ist bei der Schaltungsentwicklung zu berücksichtigen, da sich das Ausmaß der Streuinduktivität direkt auf die sog. »Snubber-Verluste« auswirkt. Um die Verluste durch Streufluss gering zu halten, sollte der Luftspalt innerhalb der Wicklung angeordnet werden.
- Verluste im magnetischen Kernwerkstoff durch den Schaltvorgang und die natürliche Hysterese des Kernwerkstoffs.
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- Entwickler von Sperrwandlern – aufgepasst!
- Wandlerspezifikation beeinflusst das Transformator-Design
- Ursachen für Verluste und wie man sie vermeiden kann
- Fokus auf Kupferverluste
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