Hallo. Im Netz steht überall, dass Ringkernspulen besser sind als Zylinderspulen. Aus EMV-Sicht kann ich das durchaus nachvollziehen, aber wie sieht es mit der Schaltregler-Effizienz aus? Dazu konnte ich leider nichts finden.
Effizienztechnisch kommt es nicht auf den Luftspalt, sondern das Kernmaterial an (und den Draht) und da gibt es he nach Material durchaus Unterschiede die von den Herstellern bereitwillig kommuniziert werden. Zudem Frequenz und Temperaturbereich. https://www.micrometals.com/products/materials/ Zylinderspulen taugen wegen EMV nur für nahe DC, also buck step down Regler oder Filter.
MaWin schrieb: > Unterschiede die von den Herstellern bereitwillig kommuniziert werden. .... "Low core loss" finde ich jetzt nicht wirklich bereitwillig. Hier zum Beispiel: https://www.digikey.ch/en/products/detail/bourns-inc/2105-V-RC/775389 In der Regel verdienen die Datenblätter ihren Namen nicht, auch wenn es vereinzelt Ausnahmen gibt.
Jan schrieb: > Dazu konnte ich leider > nichts finden. Hängt von Kernmasse, Ausmagnetisierung, Material, Kernform etc. ab. Sperrwandler brauchen z.B. Luftspalt. Du müsstest erstmal sehr viel mehr zu Topologie, Frequenz und Leistung sagen. Jan schrieb: > Hier zum Beispiel: Wenn es nicht explizit drinsteht was es kann, dann kann es nicht viel. Hier: Alle Werte bei 1Khz gemessen. Also höchst wahrscheinlich ein Eisenpulverkern, dessen Kernverluste bei höherer Frequenz brachial groß werden. Keine vernünftigen Daten, kein Kernmaterial angegeben = einfache Filter oder Finger weg. Sag was Du bauen willst, dann kann man was vorschlagen. Oder schau gleich bei z.B. https://www.we-online.com/katalog/de/pbs/power_magnetics Die Specs sagen schon sehr viel mehr und mit dem Red Expert Tool kannst Du Dir das genauer ansehen.
verlustarme Geometrien: Ringkern Nachteil Drahtfummelei besser Schalenkern
MaWin schrieb: > Effizienztechnisch kommt es nicht auf den Luftspalt, sondern das > Kernmaterial an (und den Draht) Allerdings ist der "Luftspalt" bei Zylinder- bzw. Stabkern- Spulen halt sozusagen riesig. Der resultierende (Rest-)A_L-Wert ist deshalb ziemlich klein (was im Vergleich logischerweise mehr Windungen erforderte). Und die genaue L ist auch noch weit stärker von Form und auch exakter Position bzw. Verteilung der Windungen abhängig als bei geschlossenen Kernbauformen (mit nur kleinen Luftspalten). Ratgeber schrieb: > verlustarme Geometrien: > Ringkern Nachteil Drahtfummelei > besser Schalenkern Ja klar, und wenn wir bei "verallgemeinert" bleiben könnte man auch noch schreiben: "Am allereffizientesten wäre meist Ferrit mit Luftspalt, ..." Nur sind verallgemeinerte Fragestellungen und Antworten evtl. gar nicht immer das Gelbe vom Ei. Man könnte sagen "es kommt auf ALLES an". So verallgemeinert formulierte Fragen erlauben kaum wirklich konkret anwendbare Antworten... MaWin hat es zwar irgendwie trotzdem geschafft, etwas breiter anwendbares dazu zu sagen, aber da hattest Du wohl eher das Glück, daß er über gar so vieles gut bescheid weiß... Jan schrieb: > MaWin schrieb: >> Unterschiede die von den Herstellern bereitwillig kommuniziert werden. > > .... "Low core loss" finde ich jetzt nicht wirklich bereitwillig. > > Hier zum Beispiel: > https://www.digikey.ch/en/products/detail/bourns-inc/2105-V-RC/775389 > > In der Regel verdienen die Datenblätter ihren Namen nicht, auch wenn es > vereinzelt Ausnahmen gibt. Sich zu beklagen führt Dich aber auch nicht weiter. Da Du sicher auch keine Buchempfehlungen willst, gehe zuerst mal selbst ins Detail, wofür genau Du Informationen brauchst.
Generell geht es halt um DCDC Schaltregler. Egal ob Buck oder Boost. Da möchte man halt gerne eine gute Speicherdrossel einsetzen. Vor allem bei Batterieanwendungen.
Also gibt es wohl (noch) keine konkrete Einzelanwendung. Somit ist leider noch unklar, wie sich die Anforderungen von Effizienz zu Leistungsdichte (und damit Platzbedarf) präzise verhalten. Dann ist weiterhin nicht wesentlich mehr zu sagen als bisher geschehen, ich versuche eine kurze Zusammenfassung: Für wirklich maximale Effizienz sind Stabkerndrosseln absolut ungeeignet. (Und für Boost fast überhaupt nicht zu gebrauchen.) Und haben hohe Streuung. Für Boost kommen sie daher äußerst begrenzt in Frage. Sind allerdings billig herstellbar. Ähnlich (wenn auch besser) ist es mit Eisenpulverdrosseln - obwohl hier nicht bzgl. EMV sondern wg. des Drahtwiderstands. Können bei Buck in Frage kommen wenn geringste bauliche Größe gefordert ist, bzgl. Effizienz ist aber immer Ferrit (also zu Frequenz und Anwendung halbwegs passender) im Vorteil. Wird man für Boost nur nutzen, wenn Effizienz kaum ein Thema ist. Schalenkerne aus Ferrit kombinieren geringe EMI mit hoher mögl. Effizienz und sind ähnlich einfach zu wickeln wie E(TD, etc.). (Stellt man damit selbst Drosseln (oder auch Trafos) zusammen hat man die volle Kontrolle über alle Eigenschaften - braucht dazu aber Kenntnisse über Draht- und Kernmaterialien.) Flacher würden SMD Drosseln (auch aus Ferrit erhältlich) bauen. (Deren Konstruktion ist sogar ziemlich raffiniert, Drahtwickel wird "umschlossen" - sind je nach Draht- und Kernmaterial mit diversen priorisierten Eigenschaften zu haben heutzutage, man muß halt suchen.) Es kommt noch auf diverse Vorgaben an (Last und -eigenschaften - die bestimmen, ob Effizienzmaximum bei 30% oder 80% besser; Bauvolumen und Kühloptionen; also die präzise Anwendung...).
In diesem Anwendungsbereich habe gute Erfahrungen mit
Carbonyl-Speicherdrosseln gemacht ("molded inductor")
Ich finde es halt unverständlich, dass es das nicht in Zahlen gibt. L und ESR wird ja angegeben, aber anscheinend reicht das nicht, denn ich habe mal spasseshalber Spulen mit gleichem L/ESR verglichen und durfte feststellen, dass es da doch grosse Unterschiede gab. Und das war noch fernab jeglicher Sättigung.
Jan schrieb: > Ich finde es halt unverständlich, dass es das nicht in Zahlen > gibt. Gibt es. Man muß sich nur die Mühe machen, die Daten der verschiedenen Materialien mal an zu sehen. Allerdings gebe ich Dir insoweit Recht als dass ich für fertige Induktivitäten auch nie hinreichend Daten hatte um die Verluste zu bestimmen. Der Weg war eher Muster ordern und im realen Testaufbau die Verluste messen - manchmal einfach mit dem Thermometer.
Erst mal muss man sich gewaertigen was die spule soll. Bei einem sperrwandler will man Luftspalt haben, bei einem Trafowandler nicht. Bei einem Buck oder boost Wandler mit Luftspalt. Ohne Luftspalt kriegt man das Material in die Saettigung, mit Luftspalt eher nicht. Bei einem zu kleinen Luftspalt geht das Material allenfalls auch in die Saettigung. Bedeutet der Strom steigt zu hoch, die Halbleiter werden heiss. Im Fall von zu kleinem Luftspalt, etwas Papier in den Luftspalt einklemmen. Ah. Ja. Wenn das Material in die Saettigung geht, nimmt die Induktivitaet ab. Allerdings wuerde ich Festinduktivitaeten als solche kaufen, falls kaeuflich erhaeltlich.
Jan schrieb: > L > und ESR wird ja angegeben, aber anscheinend reicht das nicht, denn ich > habe mal spasseshalber Spulen mit gleichem L/ESR verglichen und durfte > feststellen, dass es da doch grosse Unterschiede gab. L und ESR sind keine Konstanten, sondern sie hängen z.B. von der Frequenz ab. (Dass der Effekt z.B. bei Eisenpulverspulen sehr stark ist hat Max M zuvor schon beschrieben). Waren L und ESR der beiden Spulen, die du verglichen hast, bei der gleichen Frequenz gemessen? Und entsprach die Messfrequenz der Schaltfrequenz deines DCDC?
Jan schrieb: > Ich finde es halt unverständlich, dass es das nicht in Zahlen gibt. Gibt es schon, nur nicht bei den 0815 Artikeln. Ich gehe davon aus das Du Dir meinen Würth Link nicht angesehen hast? Du erwartest eine knackige Zahl die Dir alles sagt, aber so läuft das nicht. Ich habe z.B. gerade einen 40W Flyback PoE PD Wandler in der Entwicklung. 5 Trafos von Coilcraft, PCA und Würth. Kein low Cost Bourns, keine China Resterampe. Identische Schaltung, nur mit verschiedenen Trafos gemessen. EMI reicht von auf der Limit Line bis 12dBµA darunter mit stark differierenden Störspektrum. Alle Trafos sind für 37-58Vin, 250Khz, 12Vsek / 4,xA Primärinduktivität reicht von 26uH bis 40uH, Streuinduktivität von 400nH bis 800nH, Kernmasse ist unterschiedlich bei gleichem Footprint und die Prim / Sek Kapazität ist bei keinem angegeben. Der EMI mäßig schlechteste Kern hat >80pf, der Beste hat 39pF. Nr2 hat ebenfalls 39pF aber ein ganz anderes Spektrum beim EMI Test. Bei der Effizienz liegen sie alle ähnlich, aber eben nicht gleich. Alle Trafos sind gut, alle machen 12V 40W und alle sind sie unterschiedlich, erfordern unterschiedliche Maßnahmen und machen unterschiedlich starke Störungen. Alle drei Hersteller sind gut, wissen was sie tun und geben vernünftige Daten mit. Aber alle habe unterscheidlich gewickelt, andere Kernmaterialien und leicht andere Kerngeometrien und Kernmasse. Alle können etwas besonders gut und haben dafür abstriche woanders und sei es beim Preis. Für Deine DCDC Geschichte musst Du selber schauen. Ich kann Dir eine 22uH mit wildem Wickel Klingeldraht auf einem rostigen Nagel bauen oder 22uH mit extrem kapazitätsarmer Flachdrahtwicklung auf einem RM Kern mit Luftspalt im Mittelschenkel. Und selbst dann musst Du entscheiden ob das ein N27 Material für 30Khz. N87 / N97 für 250Khz oder ein PC200 für >1Mhz sein soll. Das eine kostet 10Cent, das andere 5€. Natürlich gebe ich bei dem 10Cent Teil keine aussagekräftigen Daten an, weil die eben Scheisse sind. Bei dem 5€ Teil hast Du Kurven mit denen du was anfangen kannst. Wenn ein Hersteller nicht viel angibt, kann das Teil nichts. Schau Dir mal die Coilcraft XAL Serie an. Geschirmt, low loss, mit Kurven im DB und Spice Modell. Getestet bei 1Mhz und nicht 1Khz wie Dein Bourns Möbel. Natürlich gibt es diese Daten, aber eben nicht beim Eisenpulver Low Cost Müll.
Es gibt viel Text https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/541804/133c4190b4d8aac6ea08cc21352bf2d8/pdf-applicationnotes.pdf https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/528850/d7dcd087c9a2dbd3a81365841d4aa9a5/pdf-n27.pdf https://www.netl.doe.gov/sites/default/files/netl-file/Core-Loss-Datasheet---MnZn-Ferrite---N87%255B1%255D.pdf https://www.mag-inc.com/getattachment/Products/Selecting-a-Distributed-Air-Gap-Powder-Core-for-Fl/Cores-for-Flyback-Transformers.pdf.aspx?lang=en-US man muss ihn nur lesen und verstehen.
Max M. schrieb: > Jan schrieb: >> Ich finde es halt unverständlich, dass es das nicht in Zahlen gibt. > > Gibt es schon, nur nicht bei den 0815 Artikeln. > Ich gehe davon aus das Du Dir meinen Würth Link nicht angesehen hast? Doch, aber ich konnte da nicht die Antwort auf meine Frage finden. Das Simulationstool ist schon gut, aber man muss da halt erstmal ein Produkt auswählen. > Ich habe z.B. gerade einen 40W Flyback PoE PD Wandler in der > Entwicklung. > 5 Trafos von Coilcraft, PCA und Würth. Kein low Cost Bourns, keine China > Resterampe. Ich backe da ganz kleine Brötchen. Derzeit bastle ich an zwei Projekten. 1. Taschenlampe Buck von 3-4.2V auf 3V. Pout 10W. LED Boost von 12V auf 36V. Pout 3.6W, also nur 100mA. Die Spule dafür wurde noch nicht erfunden.... Genauer: Laut Formel brauche ich 4mH. Hört sich unsinnig an. > Identische Schaltung, nur mit verschiedenen Trafos gemessen. > EMI reicht von auf der Limit Line bis 12dBµA darunter mit stark > differierenden Störspektrum. > > Alle Trafos sind für 37-58Vin, 250Khz, 12Vsek / 4,xA > Primärinduktivität reicht von 26uH bis 40uH, Streuinduktivität von 400nH > bis 800nH, Kernmasse ist unterschiedlich bei gleichem Footprint und die > Prim / Sek Kapazität ist bei keinem angegeben. > Der EMI mäßig schlechteste Kern hat >80pf, der Beste hat 39pF. > Nr2 hat ebenfalls 39pF aber ein ganz anderes Spektrum beim EMI Test. > Bei der Effizienz liegen sie alle ähnlich, aber eben nicht gleich. Das ist ein Niveau, auf dem ich mich nicht befinde und ehrlich gesagt finde ich das auch ganz gut so. Ich will ja nur ein bissl basteln, habe aber trotzdem den Anspruch, wissen zu wollen, was ich da mache. Ich möchte aber nicht gleich einen Doktor in Induktivitäten machen. > Für Deine DCDC Geschichte musst Du selber schauen. > Ich kann Dir eine 22uH mit wildem Wickel Klingeldraht auf einem rostigen > Nagel bauen oder 22uH mit extrem kapazitätsarmer Flachdrahtwicklung auf > einem RM Kern mit Luftspalt im Mittelschenkel. > Und selbst dann musst Du entscheiden ob das ein N27 Material für 30Khz. > N87 / N97 für 250Khz oder ein PC200 für >1Mhz sein soll. > Das eine kostet 10Cent, das andere 5€. Verstanden. No data, no deal. Crapware habe ich letztens auch entsorgt. Dachte früher, ich mache ein super Schnäppchen bei Ali. aber ohne Daten weiss man nichtmal Isat und dann ist es wirklich eine reine Bastelei. > Wenn ein Hersteller nicht viel angibt, kann das Teil nichts. > Schau Dir mal die Coilcraft XAL Serie an. > Geschirmt, low loss, mit Kurven im DB und Spice Modell. Kosten ein Vermögen... die kauft man sich nur, wenn man weiss, was man tut und wozu man die braucht. Aber ich werde mal die Spulen links liegen lassen, die beschissene Datenblätter haben. Das kann ich zumindest mal mitnehmen.
Jan schrieb: > Ich will ja nur ein bissl basteln, habe > aber trotzdem den Anspruch, wissen zu wollen, was ich da mache. Ich > möchte aber nicht gleich einen Doktor in Induktivitäten machen. Das eine was man will, das ander was man muss. Willst Du Schaltregler bauen, must Du in die Vollen gehen. Oder stumpf Applikationsschriften nachbauen ohne zu verstehen warum diese Bauteile und keine anderen. 'Ich will ja nur einen Alu Fahradrahmen basteln und deswegen nicht gleich zum Schweißfachmann werden' Komisch, bei Mechanik versteht jeder das das eine ohne das andere nicht geht. Bei Elektronik wollen aber sehr viele ganz vorne mitspielen aber dazu nicht durch den langen Prozess des Lernens gehen. Ein guter Einstieg in die Materie: https://www.reinlesen.de/9783899293999/trilogie-der-induktiven-bauelemente/
Jan schrieb: > ohne Daten > weiss man nichtmal Isat Nichts einfacher als das. Spannung anlegen, Strom mit Oszi messen. Steigt der nicht mehr linear sondern expotentiell, ist I-Sat erreicht. 20% drunter bleiben = alles gut. Jan schrieb: >> Schau Dir mal die Coilcraft XAL Serie an. >> Geschirmt, low loss, mit Kurven im DB und Spice Modell. > > Kosten ein Vermögen... die kauft man sich nur, wenn man weiss, was man > tut und wozu man die braucht. Ein paar Euro für eine geschirmte Hochleistungsdrossel ist ein Vermögen? Coilcraft beschreibt ganz unmißverständlich wofür die sind: https://www.coilcraft.com/en-us/products/power/shielded-inductors/molded-inductor/xal/#/ ALLES was man kauft sollte man auch brauchen und dazu sollte man wissen was man tut.
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