Verluste in induktiven Bauelementen
Induktive Bauelemente spielen eine große Rolle in leistungselektronischen Systemen, vor allem in Schaltnetzteile. Der Wunsch nach höhere Leistungsdichte und kleiner werdenden Schaltungen führt zu steigenden Frequenzen. Gleichzeitig treten die Verluste in induktiven Komponenten, die nicht vernachlässigt werden. Die Verluste besteht aus die Kernverluste und die Wicklungsverluste, die aus parasitären Effekten (z.B. Skin-effekt und Wirbelstrom) verursacht sind. Deswegen wird es immer wichtiger, die Verluste exakt zu berechnen. Weil die Verluste von viele unterschiedlichen Faktoren (z.B. Frequenz, B-Feldstärke und Temperatur) abhängig sind, ist eine genaue Bestimmung kompliziert ist.
Zur Bestimmung der Verluste wird ein nicht direkt DC-Verfahren durchgeführt. Dazu wird ein typischen Tiefsetzsteller ohne elektrische Last benutzt. Wegen keiner Last treten im idealen Fall keine Eingangsleistung sowie Ausgangsleistung auf. Allerdings kann die Eingangsleistung praktisch gemessen werden, die als gesamte Verluste betrachtet. Zur Auslegung der Induktivität wird zuerst eine Luftspule angewendet, die keine Kernverluste hat, sondern nur noch die Wicklungsverluste. Die kann auch in der Theorie genau berechnet werden. Der Unterschied zwischen die beiden Zahlen ist die PCB-parasitäre Verluste, die für einen bestimmten Arbeitspunkt festgelegt ist. Wenn die Luftspule durch eine Spule mit Kern ersetzt wird, ist die Spulenverluste durch die Differenz zwischen der neu gemessenen Eingangsleistung und der unveränderten PCB-parasitäre Verluste kalkulierbar. Da der Wicklungsaufbau, die Forme der Kerne und Typen der Drähte auch die Messungsergebnisse beeinflussen, muss das Verfahren optimiert werden.
- Optimierung des Messaufbau des DC-Verfahrens
- Die Simulation der Verluste durch FEM Methode (Ansys Maxwell)
- Vermessung des unterschiedlichen Aufbaus der Spulen (Zylinder, Ringförmig…) und unterschiedlichen Typen der Drähte (Volldraht, Litze, Folien)
- Ein universales analytisches Modell zur Charakterisierung der PCB-Verluste darstellen
