Pulverkerne - Induktivitätsverlauf

Hallo, heute hat mich ein seltsames Verhalten verschiedener Pulverkerne fast zur Verzweiflung gebracht.

Ich habe eine 220µH Drossel in einem DCDC-Boost-Wandlers drin. Der Stromverlauf entspricht dabei nicht der Theorie. Theoretisch müsste der Strom bei 3V und 100µs um 1,4A steigen. Im Wandler tat er das aber nicht, stieg nur um ca. 0,8A, was ca. 380µH entspräche. Daraufhin die Stabilität der Spannung an den Eingangselkos geprüft und ohmsche Effekte ausgeschlossen. Ich habe die Drossel dann mit 2 verschiedenen RLC-Metern untersucht: Beide sagen: 220µH

So langsam fing ich an, an mir zu zweifeln.

Nun habe ich versucht, die Induktivität mit einem eigenen Messaufbau zu ermitteln: dicken Elko auf 3V aufgeladen, Stromzange an Kabel dran, Elko mit Drossel verbunden und mit Oszi den Stromanstieg gemessen. Elkospannung dabei überwacht. Ein Zurückrechnen der Induktivität führt zu Ergebnissen zwischen 220µH und 600µH, je nachdem, wo ich auf der Kurven mein Steigungsdreieck angelegt habe. Nun zweifelte ich vollständig an mir selbst.

Bei genauerem Betrachten der Kurve fiel mir dann aber folgendes auf, die Kurve sieht nämlich so aus:

I | . | . C | . | . | . | . | . B | . | . |. A

+---------------------------------------------------> t

Bei sehr niedrigen Strömen steigt der Strom wie erwartet, die Steigung bei A zurück auf die Induktivität gerechnet ergibt ca. 220µH. Bei B ist die Steigung flacher, die Induktivität größer, irgendwo zwischen 300µH und 600µH. Bei C sieht man dann die Sättigung. Alle Messgeräte messen natürlich nur bei A, wo der nominelle Wert rauskommt.

Zur Probe habe ich einen Schwingkreis aus 2,2µF Foko und der Drossel aufgebaut, den angestoßen und die Resonanzfrequenz gemessen. Tatsächlich ändert die sich über die Amplitude und man kommt zurückgerechnet wieder auf Werte zwischen 200µH und 600µH, abhängig von der Amplitude.

Der Effekt scheint wirklich vorhanden zu sein. Erklären kann ich mir ihn nicht, gelesen habe ich darüber auch noch nie etwas. Betroffen ist dieses Bauteile:

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Auch eine Drossel aus 18er Material von Micrometals zeigt den Effekt. Eine unbekannte Ringkerndrossel mit gelb/weißem Kern zeigt das Verhalten auch.

Nicht betroffen ist ein Kern von Magnetics, der hier auch noch rumlag.

Kennt jemand diesen Effekt und kann mehr dazu sagen?

Michael

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Michael S
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Ein Bild dazu:

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Michael

Am 18.07.2011 15:49, schrieb Michael S:

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Michael S

Michael S :

Schön nichtlinear. Naja, ist ja bekannt, dass die Ferro-Materialen nichtlinear sind. Es wird zwar oft auf "linearer Bereich" und "Sättigung" vereinfacht. So scheint es aber nicht immer zu sein. Guck mal hier unten im Bild der Wolframstahl, sieht aus wie Deine Kurve

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Falls die RLC-Meter Gleichspannung an den Klemmen verkraften, die Drossel mit Gleichstrom während der Messung beaufschlagen.

M.

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Matthias Weingart

Am 18.07.2011 16:34, schrieb Matthias Weingart:

Das ist mal ein guter Hinweis. Schon befremdlich, dass eine mit 220µH ausgezeichnete Drossel im mittleren Arbeitsbereich 400µH haben kann. Die Materialdatenblätter von Micrometals geben keinen Hinweis auf den Effekt.

Das macht nur Sinn, Wenn man den Gleichstrom durch riesige Drosseln schickt, damit das der Gleichstrom nicht durch die Messströme des RLC-Meters gestört/verändert wird. Man weiß nie, wie die Quelle darauf reagiert.

Michael

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Michael S

Am 19.07.2011 17:39, schrieb Michael S:

Hmm, also ich würde eher sagen, dass die Stromquelle öfters eine Strombegrenzte Spannungsquelle ist und deshalb einen sehr kleinen Innenwiderstand hat- der schließt dann das Messsignal kurz.

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Heiko Lechner

Am 19.07.2011 22:15, schrieb Heiko Lechner:

Genau das meinte ich, denn häufig ist da noch gut Kapazität am Ausgang.

Michael

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Michael S

Michael S :

Ich hätte jetzt vermutet, dass RLC-Meter einen Koppel-C am Ausgang dranhaben.

M.

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Matthias Weingart

Am 20.07.2011 08:39, schrieb Matthias Weingart:

Ich meinte die Ausgangskapazität der Stromquelle, welches man benutzt, um DC-Strom aufzuprägen. Das RLC-Meter würde durch diese Kapazität völligen Unsinn messen. Deshalb muss die Stromquelle zwingen hochohmig sein und das auch im kHz bis MHz-Bereich. Das geht eigentlich nur die Verdrosselung.

Michael

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Michael S

Am 20.07.2011 08:39, schrieb Matthias Weingart:

Das Problem ist ja, dass man eine "echte" Stromquelle benötigt, also mit hohem Innenwiderstand, da sonst das Messsignal von der zur Spule parallel geschalteten Quelle kurzgeschlossen wird.

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Heiko Lechner

Michael S :

Ähem, einfach mal nur die Stromquelle messen, dann den C dranhängen, messen und dann den Mess-C ausrechnen? (ist ja wie eine Parallelschaltung).

M.

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Matthias Weingart

Heiko Lechner :

Es stimmt natürlich, dass die Stromquelle versucht, da möglicherweise dagegenzuregeln (sofern sie das bei 1kHz noch schafft). Naja, einfach einen grossen Widerstand in Reihe zur einstellbaren Spannungsquelle (an dem z.B. die Hälfte der Spannung abfällt). Sicherlich gibt es da Messfehler; die kann man aber abschätzen.

M.

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Matthias Weingart

Am 20.07.2011 09:05, schrieb Heiko Lechner:

Hallo,

kann man nicht auch mit einem Magnetfeld arbeiten, entweder mit einem starken Magneten oder mit einer Extrawicklung und Strom?

Ich erinnere abstimmbare Induktivitäten ((IIRC in Empfängern) da wurde die Induktivität durch einen Gleichstrom verändert.

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Am 20.07.2011 09:40, schrieb Bernd Mayer:

Ja, da spannt man ja quasi den Kern galvanisch getrennt vor.

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Heiko Lechner

Am 20.07.2011 09:56, schrieb Heiko Lechner:

Man hat aber das gleiche Problem. Das RLC-Messgerät prägt Wechselspannung/Wechselstrom auf, der wird auf die zweite Wicklung transformiert und von etwaigen Ausgangs-Cs der Quelle aufgenommen.

Man kommt um einen echte hochohmige Quelle nicht herum.

Michael

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Michael S

Am 20.07.2011 09:28, schrieb Matthias Weingart:

Bei kleinen Drosseln geht das, bei unserer 500A-Drossel hier wäre der Widerstand ein ziemlich großes Teil.

Michael

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Michael S

Am 20.07.2011 10:05, schrieb Michael S:

Beim Trafo kann man ja wenigstens noch ein wenig mit dem Wicklungsverhältnis spielen, das geht ja bei der Widerstandstransformation quadratisch ein.

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Heiko Lechner

Am 20.07.2011 10:05, schrieb Michael S:

Hallo,

und wie sieht es bei einem Magneten aus?

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Am 20.07.2011 10:36, schrieb Bernd Mayer:

Für das genannte Problem eher praxisfern, denn es soll ja die Induktivität über dem DC-Strom gemessen werden. Klar ändert sich die Magnetisierung, wenn Du einen Magneten in die Nähe hältst. Aber welchem Strom das dann entspricht, ist ohne teure Sensorik nicht mehr rauszukriegen.

--
Michael
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Michael S

Am 20.07.2011 18:16, schrieb Michael S:

Hallo,

dann würde ich die Induktivität halt über die Resonanzfrequenz eines Serienschwingkreises bestimmen, wegen dem Kondensator kann man dann galvanisch getrennt einen Gleichstrom in die Spule einspeisen.

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Am 20.07.2011 18:31, schrieb Bernd Mayer:

Warum das nicht so ohne weiteres geht, wurde in diesem Thread schon erläutert. Aber das war ja gar nicht das Problem. Messen kann ich den Induktivitätsverlauf ja über den Stromanstieg. Einzig die Genauigkeit hängt nur an der Bildschirmauflösung des Oszis und der Genauigkeit der Stromzange. Diese Messmethode ist auch am ehesten geeignet, das Verhalten in einem Schaltregler vorherzusagen.

--
Michael
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Michael S

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