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Induktive Bauelemente

Kernverluste genauer bestimmen

16. Juli 2015, 9:33 Uhr | Ralf Higgelke

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Webbasiertes Tool

Das Modell von Würth Elektronik wurde ausgiebig validiert und mit bestehenden Modellen und gemessenen Daten verglichen. Wechselstromverluste für verschiedene Materialien wie WE-Superflux, Eisenpulver, NiZn, MnZn usw. werden über große Tastverhältnis- und Frequenzbereiche gemessen und mit theoretischen Modellen verglichen. Bild 5 zeigt exemplarisch die AC-Verluste über die Frequenz bei »WE-Superflux«. Dabei enthalten die Diagramme verschiedenfarbige Kurven für die Verluste nach der Steinmetz-Gleichung (Pst), die modifizierte Steinmetz-Gleichung (Pmse) und die verallgemeinerte Steinmetz-Gleichung (Pgse).

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»RedExpert« ist das neue Online-Tool zur Bauteilauswahl- und -simulation von Würth Elektronik, damit der Kunde recht unkompliziert eine für die jeweilige Anwendung geeignete Speicherdrossel auswählen kann (Bild 6). Die Software soll Entwicklern helfen, Induktivitäten in kurzer Zeit zu vergleichen und auszuwählen. Zunächst gibt der Benutzer die Eingangs- und Ausgangsparameter in die gewünschte Topologie ein. Dann berechnet RedExpert den Induktivitätswert und zeigt die passenden Induktivitäten an.

Da Würth Elektronik eiSos eine umfangreiche Palette von Speicherdrosseln für alle möglichen Einsatzzwecke anbietet, sollte jeder Benutzer nach Eingabe der Parameter ein für seine Zwecke geeignetes Bauteil finden. Die Berechnung der AC-Verluste in einem magnetischem Bauteil ist ebenso kritisch wie komplex, nicht jedoch mit diesem webbasierten Tool, da das neue AC-Verlustmodell von Würth Elektronik integriert ist. Aufgrund der genauen Berechnung der kompletten AC-Verluste eignet sich die Anwendung auch zur Temperaturabschätzung.

Bild 7 zeigt als Beispiel einen Tiefsetzsteller. Als Eingangsspannung werden 8 V bis 12 V angegeben, als Ausgangsspannung 5 V, Schaltfrequenz 800 kHz, ein Rippelstrom der Induktivität von 40% und als Ausgangsstrom 1 A. Für diese Werte hat RedExpert eine optimale Induktivität (L_opt) von 9,6 µH, eine Einschaltdauer von 550 ns und ein Tastverhältnis von 0,44 berechnet. Für dieses Beispiel werden mehr als 200 Produkte zur Auswahl vorgeschlagen. Gehen wir in diesem Beispiel davon aus, dass für die Anwendung eine sehr kleine und verlustarme Speicherdrossel benötigt wird, so entscheiden wir uns für ein Exemplar aus der »WE-MAPI«-Baureihe.

Gegenwärtig unterstützt die Software drei Topologien, bei denen der Kunde das Bauteil für die Anwendung auswählen kann: Aufwärts-, Abwärts- und SEPIC-Wandler. Außerdem gibt es einen Verlustrechner, der unabhängig von der Topologie die Verluste für Speicherdrosseln berechnet.