Induktivitäten Resonanzkreis-Transformatoren mit 96% Wirkungsgrad

Resonanztransformatoren vereinfachen das Entwickeln von LLC-Konvertern. Kundenspezifische Designs werden durch Simulationen und analytische Verlustberechnungen optimiert.

Anbieter zum Thema

MEV Elektronik Service GmbH

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Vishay Intertechnology, Inc. C/- Vishay Europe Sales GmbH

ITACOIL s.r.l.

Bei der Projektierung magnetischer Komponenten arbeitet Hersteller ITACOIL eng mit den Elektronikentwicklern zusammen, um beim Design von Schaltnetzteilen mit LLC-Resonanz optimale Ergebnisse zu erzielen.

Die Notwendigkeit von Stromversorgungen mit hoher Ausgangsleistung für Anwendungen wie LED-Beleuchtung sowie die im Allgemeinen wachsende Nachfrage nach ausgezeichneter Energieeffizienz sowohl hinsichtlich ihres wirtschaftlichen Betriebs als auch hinsichtlich aktueller Normen, hat in den letzten Jahren zu einer Neubewertung der LLC-Resonanz-Topologie (SRC) geführt. Die auf dem Markt wichtigsten Hersteller von aktiven Komponenten für Schaltnetzteile (SMPS; Switched Mode Power Supply) bieten in ihren Katalogen leistungsfähige Chips an, die eine Realisierung von Stromversorgungen mit einem Wirkungagrad von 90 bis 95% gestatten. Der lässt sich durch synchrone Gleichrichter anstelle von Ausgangsdioden weiter optimieren. Solche Halbleiter sorgen beispielsweise durch das Schalten im Nulldurchgang der Spannung (Zero Voltage Switching) eine Reduzierung der EMI/EMC-Probleme im Vergleich zu anderen Topologien.

Der Betriebsgrundsatz basiert auf der charakteristischen Kurve des Resonanz-Tanks (Bild 2), der eine Änderung des Ertrags mittels einer relativ geringen Variation der Schaltfrequenz gestattet, wodurch eine wirksame Regulierung der Spannung oder des Stroms im Ausgang gegenüber den im Eingang vorliegenden Spannungs- und Lastschwankungen erzielt wird.

Der Resonanz-Tank besteht aus zwei induktiven Elementen und einem Kapazitätselement (LLC); obwohl die Verwendung von drei separaten Elementen, d.h. einer diskreten Induktivität, eines konventionellen Transformators und eines Kapazitätselements, technisch möglich ist, würde dies hinsichtlich Kosten, Umfang und Energieeffizienz zu keinen erwähnenswerten Resultaten führen.

Viel zweckmäßiger ist dagegen, die Verwendung eines integrierten Transformators, der dank seiner besonderen Eigenschaften in der Lage ist, die Resonanz-Induktivität zu implementieren, wie nachfolgend ersichtlich ist. Um sich eine Vorstellung über die Vorteile eines integrierten 150-W- Transformators mit optimaler Abmessung zu machen, ist zu bedenken, dass derselbe einen Raumbedarf von unter 28 mm x 29 mm x 23 mm benötigt und demzufolge wettbewerbsfähigere Kosten gegenüber Lösungen mit diskreter Induktivität ermöglicht. Daraus geht klar hervor, dass die Verwendung einer solchen Lösung allein auf die Schwierigkeiten bei der Projektierung eines kohärenten Tanks zurückzuführen ist.

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