REDEXPERT: Simulator für induktive Bauelemente

28. August 2017, 10:06 Uhr
REDEXPERT: Simulator für induktive Bauelemente
REDEXPERT: Simulator für induktive Bauelemente
Viele Elektroniker kommen hier und da in die Verlegenheit, eine geschaltete Stromversorgung entwickeln zu müssen. Heute kein großes Problem mehr, denn für fast alle Zwecke gibt es passende ICs nebst Online-Design-Hilfen und Simulatoren der Chip-Hersteller. Doch gerade bei induktiven Bauelementen, denen man aufgrund
ihrer Komplexität fast mit Respekt begegnet, sieht es eher mau aus. Aber jetzt gibt es das neue Online-Tool REDEXPERT von Würth Elektronik eiSos, dem Spezialisten für Induktives.

Leistungsverluste bei Schaltnetzteilen treten meist bei den Leistungshalbleitern und den induktiven Bauelementen auf. Verluste induktiver Bauelemente erfolgen im Kern und den Wicklungen. Die exakte Bestimmung dieser Verluste ist für zuverlässige Systeme mit hohem Wirkungsgrad wichtiger denn je. Zur Einschätzung der Kernverluste bei Schaltnetzteilen können komplexe Messaufbauten erforderlich sein, und doch lässt sich nicht garantieren, dass diese Abschätzungen für die spezifische Anwendung relevant sind.

Kernverluste wurden anfangs mit der Steinmetzgleichung bzw. mit deren Erweiterungen berechnet. Diese Gleichungen sind allerdings nur für bestimmte Bedingungen und Materialien zuverlässig. Daher wurde von Würth Elektronik eiSos ein neues Modell nach aktuellem Stand der Technik entwickelt, mit dem sich Kernverluste effektiv und genau ermitteln lassen. Dieses Modell wurde in im neuen Tool REDEXPERT implementiert.

 
Beispiel mit Buck-Konverter

In der Elektor-Ausgabe 9/2017 ist nun ein Artikel von Ranjith Bramanpalli erschienen, der in die Benutzung von REDEXPERT einführt. Der obige Screenshot gehört zum Beispiel eines Down-Konverters. Als Eingangsspannung werden 8...12 V angenommen und als Ausgangsspannung 5 V. Weitere Parameter sind Schaltfrequenz = 800 kHz, Rippelstrom = 40 % und Ausgangsstrom = 1 A. Für diese Werte errechnet REDEXPERT eine optimale Induktivität Lopt von 9,6 μH, eine Einschaltdauer von 550 ns und ein Tastverhältnis von 0,44. Für dieses Beispiel werden nun mehr als 200 Produkte zur Auswahl vorgeschlagen. Will man eine sehr kleine und verlustarme Speicherdrossel haben, so empfiehlt sich ein Exemplar aus der WE-MAPI-Baureihe.

Das Modell von Würth Elektronik wurde ausgiebig empirisch validiert und mit bestehenden Modellen und gemessenen Daten verglichen. Wechselstromverluste für verschiedene Materialien wie WE-Superflux, Eisenpulver, NiZn, MnZn usw. wurden über große Tastverhältnis- und Frequenzbereiche gemessen und mit theoretischen Modellen verglichen.
 
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