Nicht unbedingt.Bedeutet mehr Strom durch die Spule auch mehr benötigte Induktivität?
Die Induktivität ist hauptsächlich abhängig von der schaltfrequenz.
Je höher die Schaltfrequenz, desto kleiner kann die Induktivität werden.
Zu viel Induktivität kann sogar kontraproduktiv sein, weil das ja gleichzeitig mehr Windungen bedeutet, was ja wiederum eine höhere Flussdichte im Kern verursacht, was wiederum schneller in die Sättigung führt.
Bei extremen Überhöhungen kann es passieren, das der Stromfluß im Kern innerhalb eines Schaltzyklus nicht mehr die nötige Höhe erreicht und somit nicht genügend Energie im Kern gespeichert werden kann.
Das kommt aber natürlich sehr auf das Wirkprinzip des Schaltreglers an.
Lt. meiner, zugegebermassen geringen, Erfahrung auf diesem Gebiet passen die Induktivitätsangaben der Halbleiterhersteller ziemlich gut.
Hat man nun noch ein Auge auf die maximale Flussdichte des Kernmaterials und ob es für den gewünschten Frequenzbereich geeignet ist, kann eigentlich nicht mehr viel schiefgehen.
Der Hersteller gibt für Vin = 5V; Vout= 12V 1A eine Induktivität von 150µH an. Das gilt doch aber nur für genau diese Konfiguration oder?
Eingangsseitig liegen bei mir 3,2V an und es werden bis zu 4A Strom geliefert. Ausgangsseitig sollen eben ca. 7V und ca. 1,8A erbracht werden.
Wie kann ich jetzt berechnen/abschätzen welche Induktivität ich brauche?
Es gibt Formeln für alle Arten von Schaltreglern zum Berechnen der Induktivität. Ev. mal nach googeln z.B. nach App-Notes von Step Up Wandlern oder dergl.
Hab leider mein Schaltnetzteilbuch noch auf der Arbeit sonst hätte ich mal reingeschaut.
Für Ferrite wie z.B. N87 oder ähnlich wird mit einer max.Flussdichte von ca. 0,2-0,3T gerechnet bei Eisenpulverkernen ist das nicht so wichtig, da sie nicht so in Sättigung gehen wie Ferrite. Hier reicht es zu schauen, ob das Material den Frequenzbereich abdeckt und ob die erforderlichen Windungen auf den Kern zu bekommen sind.
Gibt auch im Netz "Berechnungsseiten" oder Tools für die Induktivität. Hab ich jedenfalls beim googeln schon mal gesehen.
MfG
Manu
Bei vielen Schaltreglern finden sich die nötigen Berechnungen im Datenblatt, beim LT1070-Datenblatt von Linear allerdings nicht. Dafür gibt ne dicke Appnote: http://cds.linear.com/docs/Applicati...ote/an19fc.pdf
Ist leider ganze 80 Seiten lang, weil so viele Schaltungsvarianten erklärt werden. Deine Schaltung beginnt auf Seite 17.
Wenn die Spannung höher ist, oder der Strom höher darf die Induktivität auch kleiner sein. Mit einer größeren Induktivität kommen die Regler meistens sehr gut klar. Da muß die Induktivität schon viel zu groß sein, damit die Regelschleife nicht mehr stabil arbeitet. Die kleine Induktivität wird oft einfach aus Kostensgrunden gewählt, und ggf. wegen der mechanischen Größe.
Ob man allerdings mit dem Regler auf 1,8A am Ausgang kommt ist etwas fraglich der Strom an der Eingangsseite kommt dann schon recht nahe an die 5 A Grenze. Bei der niedriegen Spannung ist der Wirkungsgrad nicht so groß, denn die Verluste an der Diode und dem Schalttransistor sind da schon erheblich. Wenn die Spannung schon erst bei 1,8 A absinkt, kann es einfach die 5 A grenze sein.
Ein interessantes Diagramm über die maximal mögliche Leistung findet man auf der ersten Seite des Datenblattes rechts unten.
Dort wird für die möglichen Reglertypen die maximal mögliche Ausgangsleistung aufgetragen.
Und das dind beim Boost Konverter bei 3..4V Eingangsspannung so um die 10W.
Die Appnote hat schon sehr geholfen!
Mit der Gleichung auf S. 17 rechts oben habe ich berechnet, dass der Regler in meinem Fall maximal 13,16W leisten kann. Das reicht für meine Anwendung auch. Diese Leistung wird in dem jetzigen Zustand jedoch nicht erreicht. Zurzeit bringt der Regler nur etwa 4W.
Nun gibts in der Appnote auch noch eine Gleichung um die Induktivität der Spule zu berechnen. Auf S.18 rechts.
Kann mir jemand sagen was man für ΔI (Rippelstrom in der Spule) einsetzen muss in meinem Fall? Wenn ich wie in dem Datenblatt für einen Fall vorgegeben 0,5A einsetze komme ich auf eine benötigte Induktivität von 90µH. Habe ich es richtig verstanden, dass die Sättigung vom Kernmaterial abhängt und nicht von der Induktivität?
Die Formel auf Seite 17 für die maximale Leistung vernachlässigt schon mal die Verluste an der Diode. Das sind hier fast 10% !
Auch die Verluste der Spule muß man noch von der Leistung abziehen.
Außerdem wird eine sehr große Spule und entpsrechend ein vernachlässigberer Rippelstrom vorausgesetzt. Wenn man noch mal 0,5-1 A an Rippelstrom hat, bleibt es in der Spitze bei 5 A, im mittel werden nur etwa 4,5 A genutz, also auch noch mal 10 % weniger Leistung.
Ein Wert von 0,5 A als Rippel ist schon relativ klein. Mit den 50 µH wird man etwa das doppelte bekommen, wegen der halben induktivität. 1 A Rippel, oder etwa 20% vom Eingangsstrom sind so weit ich weiß so etwa das übliche.
Wegen der extra Verluste die nicht in der einfachen Formel drin sind, sind mehr knapp 8-10 W realistisch, keine 13 W.
Wieso nur etwa 4 W rauskommen kann man ohne Messungen mit dem Oszilloskop schwer sagen. Die Fehler könnten durchaus beim Ausgangselko (ESR) oder im Layout liegen. Außerdem sollte man erst mal eine gütmütigere Last, wie einen Widerstand zu nehmen, eine Motor ist für Tests nicht so gut, weil etwas schwer berechenbar.
Jedes Kernmaterial hat eine Feldsträke, ab der Sättigung eintritt. Wie viel Strom dazu gehört hängt von der Größe des Kerns und der Zahl der Windungen ab. Das Produkt aus Windungen mal Strom ist die entscheidende Größe. Wenn der Kern einen Luftspalt hat, ist auch die Luftspaltgröße wichtig: mehr Luftspalt gibt weniger Induktivität, aber höheren Sättigungsstrom.
Okay, wieder etwas weiter. Danke.
Ich kann die Induktivität einer Spule mit N Wicklungen und dem AL Wert wie folgt berechnen:
L = N² * AL
Wenn ich nun eine Spule mit 90µH benötige (wie es die Gleichung im Datenblatt vorschlägt) könnte ich einen AMIDON T106-26 mit 31 Windungen verwenden.
Nur ist jetzt die Frage ob diese Spule dann auch wie die FED 100µH (sofern sie es tut, ich nehme es aber mal an) in Sättigung gerät. Wie berechnet man das?
Die magnetische Flussdichte im Kern kann man wie folgt berechnen:
B = I * N * x
x ist irgendein Proportionalitätsfaktor. Nur wie ist der für mein Beispiel? Und wie groß darf die magnetische Flussichte im Kern werden ehe Sättigung eintritt?
Sofern mir bekannt, kann man in den Eisenpulverkernen eine sehr hohe Flussdichte fahren, ohne dass sie in Sättigung gehen. Sie erwärmen sich dann nur stärker.
MfG
Manu
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