Beispiel 9: Niederinduktive Hochstrom-SMD-Drossel

Diese Drossel der Bauform 5050 besteht aus einem Pulverkernmaterial mit verteiltem Luftspalt. Der Nennwert laut Hersteller von 220nH wird am Anfang deutlich übertroffen (280nH). Der thermisch zulässige Effektivstrom ist mit 66ARMS spezifiziert, der Sättigungsstrom bei einem Abfall der Induktivität um 20% mit 68A.

Mit einem LCR-Meter lässt sich die Datenblattangabe für L0 (220nH @ 100kHz, 0,25V) ohne speziellen Testadapter überhaupt nicht nachvollziehen. Aber auch mit einem sorgfältig abgeglichenen Testadapter ist das schwierig. Die tatsächliche Anfangsinduktivität L0 ist systematisch größer als spezifiziert, was die Messung mit dem Power Choke Tester DPG10 bestätigt.
Die Sättigungskurve des Pulverkernmaterials verläuft viel weicher als bei Ferritkernen mit Luftspalt. Das macht dieses Kernmaterial unproblematischer beim Einsatz in getakteten Anwendungen, wenn im Fehlerfall der Strom weit über den Nennstrom ansteigt. Selbst bei 200A hat dieses Exemplar immer noch eine Induktivität von über 140nH.

Hauptgrund für die Unterschiede zwischen der Spezifikation des Herstellers und der Messung mit dem Power Choke Tester DPG10 sind die unterschiedlichen Messverfahren. Die Power Choke Tester DPG10 Serie verwendet anwendungsnahe rechteckförmige Großsignal-Messimpulse mit der gleichen Amplitude, Frequenz und Kurvenform wie in der realen Anwendung. Der Hersteller verwendet ein LCR-Meter mit DC-Bias, welches auf einer Kleinsignalmessung mit sinusförmigen Spannungen im µV oder mV Bereich und Strömen im µA oder mA Bereich basiert. Solche Messsignale treten in der realen leistungselektronischen Anwendung in der Regel nicht auf. Die Kernmaterialien verhalten sich jedoch mehr oder weniger unterschiedlich bei der realitätsfremden Kleinsignalmessung, bei der das Kernmaterial nur winzigste Hystereschleifen um den DC-Betriebspunkt durchläuft.

Bei so extrem kleinen Induktivitätswerten spielen jedoch auch schon kleinste Unterschiede im geometrischen Messaufbau eine nicht zu vernachlässigende Rolle. Selbst kleine Abweichungen des Messpunktes am Bauteil oder der Art der Stromzuführung (z.B. flächig oder punktförmig) können bereits zu unterschiedlichen Messergebnissen führen. Um reproduzierbare Messergebnisse zu erhalten, muss die Geometrie des Messaufbaus immer exakt gleich sein. Das ist ohne spezielle Messadapter nicht zu gewährleisten, weshalb wir unsere Messadapter MABX und MABXSMD entwickelt haben.