Testen von Drosseln und Transformatoren mit Hochstrom-DC-Vorspannung

1. Überlegungen zur genauen Prüfung von Hochleistungsinduktoren

Induktoren spielen in allen Arten von Leistungselektronikgeräten eine wichtige Rolle.
Es handelt sich dabei um wichtige Komponenten, die über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen hinweg eine zufriedenstellende Leistung erbringen müssen. Beispielsweise müssen sie als Teil einer Glättungsfilterschaltung für eine Stromversorgung Energiespeicherung von der minimalen bis zur maximalen Nenngleichstromabgabe bieten.
Daher ist es wichtig, die Gleichstrombelastbarkeit der Drossel bei maximalem Strom zu prüfen, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß unter Verwendung der richtigen Kerne und Drähte hergestellt wurde.
Bei Anwendungen mit geringer Leistung können gewickelte Komponenten nur mit einem LCR-Messgerät geprüft werden. Typische Tests sind Induktivität (L) und Qualitätsfaktor (Q).

Testen von Induktoren mit geringem Stromverbrauch mit einem LCR-Messgerät.

2. Die Auswirkung der Gleichstromvorspannung auf Induktivitätsmessungen

Wenn eine Induktivität mit einem Gleichstrom oder einem hohen Wechselstrom magnetisiert wird, gelangt der Kern der Induktivität schließlich in die Sättigung.
Mit zunehmender Stromstärke verringert sich der Induktivitätswert bis zur Sättigung, und am Sättigungspunkt tendiert die Induktivität gegen Null.
Dies ist insbesondere bei Anwendungen wie Stromversorgungen, Leistungsverstärkern und EMV-/EMI-Filtern deutlich zu erkennen. Der Induktivitätswert kann sich mit zunehmender Stromstärke erheblich ändern und die Induktivität wird näher an der magnetischen Sättigung verwendet.
Das magnetische Design einer Spule/Drossel muss sicherstellen, dass genügend Spielraum für die Flussdichte vorhanden ist, um eine Sättigung bei angelegter Gleichstromvorspannung zu vermeiden. Die folgende BH-Kurve (B = Flussdichte, H = magnetische Feldstärke) veranschaulicht diese Eigenschaft:



Magnetisierungscharakteristik von magnetischem Material Die „BH-Kurve“

Wenn eine Hochleistungsinduktivität nicht bei ihrer endgültigen Anwendung (unter Volllast) getestet wird, kann die Induktivität im besten Fall Leistungsprobleme auf Systemebene verursachen, darunter Ausgangsrauschen, Ineffizienz und mögliche Überhitzung oder im schlimmsten Fall einen vollständigen Ausfall bei der Endprüfung.
Dies liegt daran, dass eine gemessene Induktivität nur unter realistischen Gleichstromlastbedingungen genau ist.
Gründliches Testen einer Induktivität unter realistischen Lastbedingungen kann auch zu einem besser optimierten und möglicherweise kostengünstigeren Induktivitätsdesign führen.

3. Anlegen eines Gleichstrom-Vorspannungsstroms während eines LCR-Tests

Mit einem LCR-Messgerät kann kein herkömmliches Konstantspannungsnetzteil verwendet werden, da dessen große Ausgangskapazität den induktiven Widerstand des zu prüfenden Geräts (DUT) übersteigen und so einen Messfehler von 100 % zur Folge haben würde.

Um das Problem der niedrigen Ausgangsimpedanz der Stromversorgung zu lösen, kann eine große Induktivität (im Verhältnis zur zu messenden Induktivität) in Reihe mit der Gleichstromversorgung eingefügt werden, um zu versuchen, die DUT-Induktivität von der Gleichstromversorgung zu isolieren.

Historisch gesehen ist dies die von Herstellern von LCR-Messgeräten am häufigsten verwendete Technik, wenn sie eine DC-Vorspannungsversorgung entwickeln. Der Serieninduktorwert kann jedoch sehr groß sein und seine Eigenkapazität kann die Messung erheblich beeinträchtigen. Außerdem muss dieser große Induktorwert geändert werden, wenn unterschiedliche Induktorwerte gemessen werden, was eine einfach umzusetzende Lösung verhindert.

4. Die moderne Art, DC-Bias anzuwenden

Das Voltech DC1000 DC-Vorspannungsnetzteil verfügt über eine einzigartige Ausgangsstufenkonfiguration mit konstantem Strom, die die Vorspannungsversorgung elektronisch (und nicht passiv) vom DUT isoliert, sodass das DUT unter realistischen Schaltungsbedingungen mit hohem und variablem Gleichstrom getestet werden kann.
Die elektronische DC-Bias-Versorgung Voltech DC1000 hat wesentlich weniger Einfluss auf die LCR-Meter-Messungen als herkömmliche Versorgungen auf Induktorbasis.
Somit ermöglicht der DC1000 genauere Messungen in einem kleineren, leichteren und vielseitigeren sowie besser steuerbaren Paket.
Lesen Sie mehr über die Theorie hinter unserer Lösung – DC1000 – So funktioniert es

5. DC1000-Testkonfiguration mit einem LCR-Messgerät

Die Induktivitätscharakterisierung kann manuell durchgeführt werden.
Wir haben auch kostenlose Sweep Control Software für bestimmte LCR-Modelle zur Steuerung von LCR und DC1000
Bei manuellen Tests wird der Strom über den Steuerknopf auf der Vorderseite eingestellt. Die Induktivitätsmessungen werden dann wie üblich in Echtzeit vom LCR-Messgerät abgelesen. Eine Tabellenkalkulation kann verwendet werden, um die Kennlinie Gleichstrom vs. Induktivität zusammenzustellen. Aus diesen Daten kann ein Sättigungsdiagramm erstellt werden.

Manuelle Testkonfiguration

1. Verbinden Sie den DC1000 mit dem zu prüfenden Induktor
2. Schließen Sie das LCR-Messgerät an den zu prüfenden Induktor an.
3. Richten Sie das LCR-Messgerät wie gewohnt ein. Kompensieren Sie die Messung mit eingeschaltetem DC1000-Ausgang, der jedoch 0,00 Ampere liefert.
4. Stellen Sie den DC1000 über den Steuerknopf auf der Vorderseite auf die erforderliche Stromstufe ein und messen Sie den Induktivitätswert (Ls) auf dem LCR-Meter.
5. Erstellen Sie eine Tabelle und ein Diagramm des Stroms im Vergleich zur Induktivität, um die Induktivitätsschwankung und eventuelle Sättigung zu beobachten.
6. Reduzieren Sie den DC1000-Ausgang auf 0,00 und schalten Sie den Ausgang AUS.
7. Trennen Sie das LCR-Messgerät.
8. Trennen Sie den DC1000.

Anhand dieser Ergebnisse können die Benutzer erkennen, wann der Induktivitätswert bei höherem Strom abnimmt, und den verfügbaren Designspielraum bestimmen. Mit dem präzisen und benutzerfreundlichen DC1000 ist es möglich, den Designprozess zu beschleunigen und das Design mit großen Spielräumen zu vermeiden, wodurch häufig die erforderliche Kerngröße reduziert wird.



Der Voltech DC1000:

• Funktioniert mit den meisten LCR-Messgeräten.
• 25 A gleichmäßiger, leicht steuerbarer Gleichstromausgang.
• Parallel stapelbar bis 250 Ampere
• Minimale Auswirkung auf die LCR-Messung bis zu 3 MHz; sorgt für genaue Induktivität und ermöglicht somit LCR-Messungen mit höchster Genauigkeit.

6. Automatische (Produktions-)Testkonfiguration

Der DC1000 fügt sich nahtlos in die Testumgebung von Voltech AT5600 , ATi oder AT3600 ein und bietet alle Vorteile der automatisierten Prüfung gewickelter Komponenten von Voltech AT.


Automatisches Hochgeschwindigkeitstesten mit den Testern der Voltech DC1000- und AT-Serie

• Automatischer Wickelgutprüfer
• 20 Knoten automatisch umgeschaltet
• Einfache Programmierung
• > 10 VERSCHIEDENE TESTS pro Sekunde
• Über 40 Tests verfügbar, darunter L, C, R, Windungszahlverhältnis, Leckage L, Rückflussdämpfung, Balance, Isolationswiderstand, Hochspannungswert (5 kV), Stoßspannung, Watt, Magnetisierungsstrom.
• DC-Vorspannungsstrom bis zu 500 A (20 x DC1000)

7, Siehe auch