Übertrager berechnen

1. Benötigte Leistung ermitteln.

Arbeitsfrequenz festlegen, die wird häufig von den verwendetenSchaltregler IC's vorgegeben. Die Arbeitsfrequenz bestimmt die Materialauswahl und die Größe des Übertragers. Faustregel: Je höher die Frequenz, desto kleiner der Übertrager. Frequenzen bis 500kHz sind praktikabel aber nichts für Anfänger. Die meisten Schaltregler arbeiten zwischen 60 und 150kHz. Die Frequenz sollte aber immer über 25kHz liegen, damit man den Übertarger nicht "singen" hört und auch Haustiere nicht belastet werden.

2. Schaltungsprinzip aussuchen.

Empfehlung: Leistungen bis etwa 100W, Sperrwandler mit handelsüblichen PWM IC's wie z.B. Powerswitches von Powerintegrations (www.powerint.com). Für Leistungen über 100W, Gegentaktflußwandler auch Voll- oder Halbbrückenwandler. Eintakt-Flusswandler sind was für Freaks.

3. Auswahl des Kernmaterials und der Kernbauform anhand der Tabelle

Welcher Kern für welche Leistung?

Die Spalten von rechts nach links:

• Kernform. Legt die Kernform fest.
• Werkstoff. Korreliert mit den Spalten: typische (ftyp), auch untere Frequenz für die angebene Leistungenin den linken Spalten unter "übertragbare Leistungen".
• Obere Grenzfrequenz (fgrenz) gibt die oberste Frequenz für das angebene Matrial an. Die Leistung dazu ist in den rechten Spalten unter "übertragbare Leistungen" angegeben.Bitte darauf achten, dass der ausgewählte Kern auch in dem gewünschten Material zu haben ist.

Die gängigsten Bauformen sind:

• RM: Durch die fast geschlossene Bauform wenig Streustrahlung.
• E: Die meist verwendetste Bauform, in vielen Werkstoffen und AL-Werten (Luftspalten) zu bekommen.
• ETD: Gut zu wickeln da runder Mittelschenkel.
• EFD: Günstig für Anwendungen mit geringer Bauhöhe.
• PM: Gut für große Leistungen (kW-Bereich)

Eine weitere Hilfe zur Materialauswahl gibt die Tabelle: Ferritwerkstoffe Verwendung

4. Berechnen der Windungszahlen:

Berechnung-Flußwandler.XLS

Hier werden die Primär- und Sekundärwindungszahlen getrennt berechnet. Zuerst die primäre.Spannung U Dach eingeben. (wer mit Sinus arbeiten will, bitte Effektivwert unter Ueff eingeben).

AE aus dem Datenblatt des Kerns ermitteln und eingeben.

Gewünschte Flussdichte eingeben (gesamter Induktionshub bei Rechteckspannung, Spitzenwert bei Sinus)

Die Werte sind dem Datenblatt des Werkstoffes zu entnehmen und können in dem angebenen Bereich frei gewählt werden,um keine "krummen" Windungszahlen zu bekommen. (150-300mT passt meistens)Faustregel: kleine Windungszahl = hohe Flussdichte, große Windungszahl = kleine Flussdichte.

Für die sekundäre Windungszahl muss dann nur noch die Sekundärspannung unter U Dach oder U eff eingesetzt werden.Bitte die Spannungsabfälle in den sekundären Gleichrichterdioden berücksichtigen.

Um die jeweilgen, zu erwartenden Induktivitäten auszurechnen, kann der AL-wert des Kerns in die Zeile AL-Wert eingegeben werden, der Induktivitätswert erscheint dann in den letzten Zeilen.

Berechnung-Sperrwandler.xls

Hier werden Primär- und Sekundärwindungszahl in einem Durchgang ermittelt.Die Ausgangspannung und den Ausgangsstrom einsetzen.Verlustleistung und Wirkungsgrad angeben (Ergeben sich aus Wandlerprinzip und Schaltungsdetails, können aber auch geschätzt werden.)

Die Arbeitsfrequenz angeben.

Maximale und minimale Eingangsgleichspannung einsetzen.

Das maximale Tastverhältnis eingeben, Werte über 0,5 sind nicht sinnvoll. Werte ergeben sich aus der Elektronik.

Weiterhin wird der minimale magnetische Querschnitt des Kerns benötigt (Ae min)aus Datenblatt.

Die maximale magnetische Flussdichte festlegen. (Mit diesem Wert kann man später den Luftspalt passend einstellen)

Die vorgegebenen Werte für entmagnetisierungszeit und Diodenspannung der sekundären Gleichrichterdiode passen meistens so,können natürlich auch angepasst werden.

Fast zuletzt müssen noch der k1 un k2 Faktor aus dem Datenblatt des Kerns eingegeben werden. Mit diesenWerten wird der Luftspalt und er AL wert des Kerns berechnet.

Man kann dann einen AL-Wert aus dem Datenblatt des Kerns entnehmen, derdem errechneten Wert am nächsten liegt und in der Zeile AL eingeben. Damit ist die Sekundärwindungszahl festgelegt.

5. Drahtstärken festlegen:

Die Drahtstärken richten sich nach den erforderlichen Strömen, Stromdichten, Übertragergröße und Kühlmöglichkeiten.

Faustregel: kleine Übertrager -> große Stromdichten ( 6-12A/qmm), Große Übertrager -> kleine Stromdichten 2-8A/qmm.

Bitte den Skineffekt beachten: Drahtstärken von mehr als 0,4mm machen bei Frequenzen über 100kHz keinen Sinn mehr:mehrdrähtig oder mit HF-Litze arbeiten. Wenn möglich die Drahtstärken so wählen, dass die Lagen ausgewickelt werden können.Dabei den Gesamtdurchmesser mit Isolierung berücksichtigen. Bei liegenden Spulenkörpern möglichst einlagig wickelnoder ungerade Lagenzahl wählen, so dass sich die Anschlusspins gegenüber liegen. Bei stehenden Spulenkörpernsind gerade Lagenzahlen günstig.

Zur Auswahl der Drahtstärken die Stromdichtentabelle für Kupferdrähte benutzen.Die Tabelle gilt für Stromdichten bis 3A/qmm. Werden höhere Stromdichten verlangt, müssen die Ströme entsprechend multipliziert werden.

Ein Beispiel. Ein Strom von 1,2A soll mit einer Stromdichte von 8A erreicht werden. Man nehme die Spalte mit 2A/qmm mal 4 gleich 8A. 1,2A ist dann 4mal 300mA, also in diesem Fall Drahtdurchmesser 0,45mm mit dem Strom 4 mal 318mA also ca. 1,2A.

Weiterführende Hilfe bietet die Hotline Montag bis Donnerstag 14-16Uhr für nur 0,99 EUR/min:Tel: 09001101234