Optimierung der Güte Q bei Toroid

Einleitung:

Beim Entwurf für die beste Gütezahl(“Q”) gelten folgende Grundregeln:

Verwende den ganzen Umfang des Kerns zum Bewickeln und verwende die grösste Draht-Dicke, die praktisch ist.

Das “Q” ist die induktive Reaktanz dividiert durch Kupfer Widerstand.

Der geringste Widerstand der Drahtwicklung ergibt das höchste “Q”.

Es ist manchmal vorteilhaft, dünnere Drähte zu verwenden und diese bifilar oder trifilar zu wickeln, um ein möglichst hohes “Q” zu erhalten.

Im Bild oben sehen wir die Beeinflussung des “Q”, bei verschiedenen Drahtstärken und Windungszahlen.

Weiter Details sind unter den nachfolgenden Links zu finden:

  1. Q-Faktor
  2. Q-Curves
  3. Winding Data
  4. Physical dimensions
  5. Temperatur Coefficient Material 1, 3, 15
  6. Temperatur Coefficient Material 2, 4, 6
  7. Temperatur Coefficient Material 10, 12
  8. Temperatur Coefficient Material 40, 41, 44
  9. Scope of Application 10 Khz – 100 Khz
  10. Scope of Application 20 Khz – 200 Khz a
  11. Scope of Application 20 Khz – 200 Khz b
  12. Scope of Application 40 Khz – 400 Khz a
  13. Scope of Application 40 Khz – 400 Khz b
  14. Scope of Application 100 Khz – 1 MHz a
  15. Scope of Application 100 Khz – 1 MHz b
  16. Scope of Application 100 Khz – 1 MHz c
  17. Scope of Application 200 Khz – 2 MHz a
  18. Scope of Application 200 Khz – 2 MHz b
  19. Scope of Application 200 Khz – 2 MHz c
  20. Scope of Application 500 Khz – 5 MHz a
  21. Scope of Application 500 Khz – 5 MHz b
  22. Scope of Application 1 MHz – 16 MHz
  23. Scope of Application 5 MHz – 50 MHz
  24. Scope of Application 10 MHz – 100 MHz
  25. Scope of Application 20 MHz – 200 MHz
  26. Hysteresis Loops Material 72, 73, 75
  27. Hysteresis Loops Material 63, 61, 64, 43

 

Basis-Wissen

Bei der Auswahl von pulverförmigen Kernen für einen bestimmten Zweck muss man den grundlegenden Unterschieden zwischen den Materialien FERRITE und IRON-PULVER unbedingt berücksichtigen.

 

Jede Gruppe hat eine Reihe von Mischungen und Grössen. Jede Mischung hat etwas anders Spezifikationen in Bezug auf Permeabilität, Sättigungsflussdichte, Frequenzbereich, Temperaturkoeffizient usw.

Dies bietet dem Konstrukteur eine große Auswahl der Kerne.

Grundsätzlich bestehen die FERRITE-Materialien aus Magnesium, Nickel, Mangan, Zink, Eisen und andere Oxide. Diese Elemente werden in verschiedenen Proportionen und Partikelgröße verwendet, um bestimmte gewünschte Eigenschaften des Endprodukts zu erreichen.

 FERRITE, wie sie in Stäben, Perlen und einigen Toroiden hergestellt werden, besitzen einen grösseren Permeabilitätsfaktor als die EISENPULVER. Der Permeabilitätsfaktor von FERRITE-Materialien reicht von unter 100 bis zu 5000 Mu.Dies bietet den Vorteil, eine relativ hohe Induktivität bei einer minimalen Kerngrösse zu erreichen.  Ähnliche Vorteile gelten für Transformatoren mit FERRITE-Kerne. Der horizontale Ablenk-transformator des Fernsehgeräts ist ein gutes Beispiel.In Anbetracht dessen könnte man sich vernünftigerweise fragen: Warum nicht FERRITES für alle verwenden? induktive Anforderungen? Es handelt sich um einen Kompromiss zwischen hoher Permeabilität und Stabilität. Je höher die Permeabilität eines Materials ist, desto weniger stabil ist es normalerweise, vor allem bei den höheren Frequenzbereichen.  Das IRON-PULVER-Material ist ein Kompromiss zwischen hohem Mu, Gewinn und Stabilität.  Die Permabilitätsfaktoren variieren von 90 bis 3 Mu, mit ausgezeichneten “Q” -Faktoren ergibt und dazu eine extrem gute Stabilität über einen weiten Bereich  In frequenzbestimmenden Schaltungen, wie sie in einem Oszillator oder aber sorgfältig abgestimmter HF-Verstärker, der über 100 kHz arbeitet. Der IRON-PULVER-Kern ist Ideal und bietet maximale Stabilität. EISENPULVER-Kerne bestehen aus sehr fein verteiltem Eisenpulver Teilchen, die voneinander isoliert sind. Unter Verwendung eines Bindemittels dieses Materials wird in die bekannte Toroidform gepresst und bei sehr hoher Temperatur gebrannt. Dies Verfahren gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers, was zur relativen konstante effektive Permeabilität beiträgt. Die Spektralbereiche verschiedener IRON-PULVER-Gemische werden bestimmt durch Partikelzusammensetzung, Größe und Dichte. Extrem feine Partikel und dünne, gleichmäßige Verteilung.Die Herstellung innerhalb des Bindemittels ermöglicht die Herstellung hochstabiler Kerne zur Verwendung in die UHF-Reichweite und darüber hinaus. Daher werden sie in Schaltkreisen verwendet, von der einfachen Audio-Drossel bis zu den komplexeren künstlichen Verzögerungsleitungen, die gut funktionieren, das über den meisten Amateurfunkbänder.EISENPULVER-Kerne gehen eher in die Sättigung und sollten daher nicht für Schaltungen, die für den Betrieb auf die Kernsättigung angewiesen ist.   Die FERRITE sind eine viel bessere Wahl für diese Arten von Schaltungen, wie Wechselrichter, Wandler, Magnetverstärker oder Speicherschaltungen. Der grosse Vorteil der Ringkerne ist die starke selbstabschirmung. Die meisten Flusslinien sind vollständig in der Ringform enthalten, wodurch die Flussdichte erhalten bleibt, im wesentlichen gleichmäßig über seinen gesamten Magnetweg. Streumagnetfelder sind bei den Toroide sehr geringe. Es ist selten notwendig, einen HF-Stromkreis abzuschirmen, um Rückkopplung und Übersprechen zu verhindern. Toroide reden einfach nicht gerne miteinander HI.