Induktivitätsmessung

Unser Induktivitätsmessgerät vom Typ DPG10 des Herstellers ed-k (www.ed-k.de) wurde speziell für die Induktivitätsmessung bei Leistungsdrosseln entwickelt. Das Messprinzip beruht darauf, an die zu prüfende Induktivität eine konstante Gleichspannung (in der Größenordnung der realen Einsatzbedingungen) anzulegen. Im Prüfling stellt sich dann ein Stromverlauf ein, dessen Anstiegsgeschwindigkeit di/dt von der Induktivität abhängt. Durch die Auswertung des Verlaufes der Anstiegsgeschwindigkeit di/dt des Messstromes kann mit einer einzigen Messung eine komplette Induktivitätskurve für den Prüfling erstellt werden, die den Induktivitätsverlauf in Abhängigkeit vom Strom darstellt. Der Maximalstrom beträgt 1500A.

Sofern es sich nicht um Luftspulen handelt, besitzen alle Leistungsinduktivitäten ein bestimmtes Sättigungsverhalten, d.h. die Induktivität nimmt bei steigendem Strom ab. Dies liegt an den Kernmaterialien, welche ab einer bestimmten Induktion B mehr oder minder stark an Permeabilität verlieren und sich dann im Extremfall wie Luft verhalten. Das Sättigungsverhalten einer Drossel kann beeinflusst werden

- durch die Wahl des Kernmaterials,
- die Kerngeometrie,
- die Windungszahlen und
- den Luftspalt.

Allerdings ergeben sich oft Abweichungen zwischen der berechneten Induktivität bei einem bestimmten Strom (z.B. dem Nennstrom) und der realen Induktivität,

- da Streuungen der Kerne vorhanden sind
- die Datenblattangaben des Kernes ungenau oder unvollständig sind
- die Drosselgeometrie eine inhomogene Feldverteilung verursacht
- Fertigungstoleranzen auftreten
- Temperatureinflüsse vorhanden sind.
 

PFC-Drossel mit amorphem Kern

Es handelt sich bei diesem Beispiel um eine Drossel für eine aktive 3-Phasen Powerfaktor-Korrektur mit einer Nenninduktivität von 500 µH und einen Nennstrom von 50 Aeff (Spitzenwert in der Anwendung etwa 85A bei Nennstrom). Der Schnittbandkern besteht aus einer nanokristallinen Legierung mit hoher Sättigungsinduktion. Die Induktivität dieser Drossel fällt bis etwa 80A moderat ab (ca. 20%), was für eine ökonomische Auslegung der Drossel sinnvoll ist und für den Anwendungsfall noch keine Schwierigkeiten bedeutet. Danach sinkt die Induktivität jedoch sehr schnell ab. Bei 100A hat die Drossel nur noch eine Induktivität von 138 µH. Für einen Überlastbetrieb muss der Schaltungsdesigner dies berücksichtigen, selbst wenn ein kurzzeitiger Überlastbetrieb thermisch für die Drossel kein Problem wäre. In der vorliegenden Anwendung würden sich daraus aber so hohe Schaltfrequenzen ergeben, dass die Schalttransistoren überlastet wären.

Siebdrossel mit Ferritkern E32

Der Prüfling in diesem Beispiel ist eine Siebdrossel für ein Schaltnetzteil mit einer Ausgangsspannung von 5V und einer Leistung von 100W. Der E-Kern (E32) besteht aus Standard-Ferritmaterial N27 und ist mit einem Luftspalt versehen. In diesem Beispiel ist sehr anschaulich die Temperaturabhängigkeit der Sättigungserscheinungen zu beobachten. Die Induktivität sinkt bei 25°C bei 24A auf 20µH ab. Diese Grenze ist bei 125°C schon bei 17,5A erreicht.