Die Entwicklung eines Leitungsfilters oder einer Entstörschaltung beginnt mit der Auswahl der richtigen ringförmigen Gleichtakt-Induktivität. Mit Optionen wie 600 μH, 800 μH, 1 mH, 4 mH, 10 mH und Stromstärken von 3 A bis zu 10 A gibt es viele Kombinationen. In diesem Beitrag führen wir Sie durch die Entscheidungskriterien, damit Sie die richtige Wahl für Ihre spezifische Anwendung treffen.

Beginnen Sie mit dem Rauschfrequenzspektrum

Bestimmen Sie zunächst, welche Störfrequenzen Sie unterdrücken müssen. Schaltnetzteile erzeugen häufig Rauschen im Bereich von zehn bis hundert Kilohertz; EMV von digitalen Schaltungen oder HF-Quellen kann sich bis zu vielen Megahertz erstrecken. Höhere Induktivitätswerte neigen dazu, eine bessere Unterdrückung bei niedrigeren Frequenzen zu bieten, können aber aufgrund von Kernverlusten oder parasitären Kapazitäten eine schwächere Leistung bei sehr hohen Frequenzen aufweisen.

Passen Sie die Induktivität an die Frequenz an

• Zur Unterdrückung von niederfrequentem Rauschen (z. B. Schaltgeräusche oder niederfrequente Harmonische) sind Induktivitätswerte wie 1 mH, 4 mH oder 10 mH besser geeignet.

• Zur Unterdrückung von hochfrequentem Rauschen (viele MHz) könnte eine geringere Induktivität wie 600 μH oder 800 μH ausreichen, vorausgesetzt, das Kernmaterial funktioniert gut bei hoher Frequenz.

Berücksichtigen Sie die Strombelastung

Der Nennstrom (z. B. 3 A-10 A) muss den maximalen Dauerstrom in der Anwendung überschreiten. Zu klein dimensionierte Induktivitäten können in die Sättigung gehen, wodurch die Filterwirkung verloren geht oder sie überhitzen. Berücksichtigen Sie auch transiente Spitzen. Wenn Ihr System gelegentlich hohe Ströme zieht, wählen Sie eine Spule mit Spielraum.

Überprüfen Sie das Kernmaterial

Das Kernmaterial bestimmt Verluste, Frequenzgang und Sättigungsstrom. Ferrit ist üblich für hohe Frequenzen; Eisenpulver- oder Verbundkerne können für bestimmte mittlere Frequenzbereiche besser geeignet sein oder ein höheres Sättigungsniveau bieten.

Berücksichtigen Sie den Gleichstromwiderstand und die Verluste

Eine höhere Strombelastbarkeit bedeutet oft dickeren Draht oder mehrere Litzen, was den Gleichstromwiderstand verringert. Geringerer Widerstand bedeutet weniger Spannungsabfall, weniger Wärme, bessere Effizienz. Überprüfen Sie auch, wie sich die Induktivität unter Gleichstromvorspannung ändert. Einige Induktivitäten verlieren an Induktivität, wenn viele Ampere durch sie fließen.

Physische Größe, Montage und thermische Überlegungen

• Ringförmige Induktivitäten mit höherer Induktivität oder höherer Strombelastbarkeit sind größer, möglicherweise schwerer.

• Der Kern muss gut gekühlt werden; Wärmestau kann die Leistung und Lebensdauer beeinträchtigen.

• Die mechanische Montage muss die Spule ohne Belastung der Wicklungen oder des Kerns sichern.

Praktische Beispiele

• Wenn Sie ein Netzteil entwerfen, das Motoren oder LED-Arrays mit bis zu 5 A antreibt und bei 100 kHz schaltet, kann eine ringförmige Gleichtakt-Induktivität von 1 mH oder 4 mH mit einer Nennleistung von 5 A-10 A dazu beitragen, sowohl Schaltgeräusche als auch niedrigere Harmonische zu unterdrücken.

• Für Signalleitungsfilterung oder Audiogeräte, bei denen der Strom gering, das Rauschen aber breitbandig ist, reichen möglicherweise 600 μH- oder 800 μH-Spulen aus.

Überprüfung der realen Leistung

• Sehen Sie sich Impedanz- vs. Frequenzdiagramme in Datenblättern an. Wählen Sie Induktivitäten, die eine hohe Impedanz bei den relevanten Rauschfrequenzen bieten.

• Überprüfen Sie die Eigenresonanzfrequenz (SRF) — oberhalb dieser Frequenz kann die Induktivität ihre beabsichtigte Funktion nicht mehr erfüllen.

• Testen Sie mit Last, messen Sie den Temperaturanstieg, und überprüfen Sie, ob die Induktivität unter Last erhalten bleibt.

Fazit

Die Auswahl der richtigen ringförmigen Gleichtakt-Induktivität hängt davon ab, die Induktivität an die Rauschfrequenzen anzupassen, eine ausreichende Strombelastbarkeit sicherzustellen, das richtige Kernmaterial zu wählen und physikalische und thermische Einschränkungen zu berücksichtigen. Wenn Sie dies sorgfältig tun, vermeiden Sie unnötige Kosten, gewährleisten Sie die Filterleistung und Zuverlässigkeit und helfen Sie Produktdesigns, sowohl funktionale als auch regulatorische Anforderungen zu erfüllen.