NaNOkRIsTallINEs VITROPERM / EMV PROdukTE

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Thermische Eigenschaften 1,4 Die Saẗtigungsflussdichte von VITROPERM ändert sich im Anwendungstemperaturbereich bis 150°C nur um wenige Prozent, waḧrend MnZn-Ferrite bis 100°C um bis zu 40% abfallen. Durch die hohe Curie-Temperatur von mehr als 600°C darf die maximale Arbeitstemperatur von VITROPERM 500F zeitlich befristet sogar 180....200°C 1 ) erreichen. 1) maximale Dauertemperatur hängt von den verwendeten Gehaüse- bzw. Beschichtungsmaterialien ab. Für weitergehende Informationen sprechen Sie uns bitte an Sättigungsflussdichte Bs [ T ] 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 typischer Mn-Zn Ferrit 0 0 100 200 300 400 500 600 Temperatur [ °C ] Abb. 9: Sättigungsflussdichte B s (T) in Abhängigkeit von der Temperatur Nanokristallines VITROPERM ® Die Permeabilität von VITROPERM 500F ändert sich im Temperaturbereich von -40°C bis 120°C um typischerweise weniger als 10%, waḧrend die Permeabilitaẗ von MnZn-Ferriten dabei in einem Fenster von ± 40 - 60% um den Raumtemperaturwert driften kann. relative Änderung der Permeabilität ! (T) / ! (25°C) 80% 60% 40% 20% 0% -20% nanokristallines VITROPERM ® ! = 30 000 -40% -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 Temperatur [°C] typischer MnZn Ferrit ! = 5000 … 10 000 nanokristallines VITROPERM ® ! = 80 000 Abb 10: Auf Raumtemperatur normierte relative Änderung von μ(T) bei f = 100 KHz Die Einfügedämpfung (und auch die Impedanz) einer Drossel aus VITROPERM 500F bleibt im Temperaturbereich von - 40°C bis über 150°C nahezu temperaturunabhängig. Bei Ferritdrosseln ist mit steigender Temperatur eine deutliche Abnahme der Einfügedämpfung zu verzeichnen. 40 30 Einfügedämpfung aE [dB] 50 Ohm System 30 20 10 VITROPERM SKD - 40°C + 20°C +100°C +120°C +120°C +100°C + 20°C typische Ferrit SKD - 40°C Einfügedämpfung aE [dB] 50 Ohm System 20 10 VITROPERM SKD - 40°C + 25°C +120°C +150°C +160°C - 40°C + 20°C +120°C +150°C +160°C typische Ferrit SKD (mit hohem T C ) 0 0.001 0.01 0.1 1 10 Frequenz [MHz] 0 0,01 0,1 1 10 100 1000 Frequenz [MHz] Abb 11a: Temperaturabhängigkeit der Einfügedämpfung einer VITROPERM SKD und einer Drossel mit Standard MnZn- Ferritkern Abb 11b: Temperaturabhängigkeit der Einfügedämpfung bis 160°C einer VITROPERM SKD und einer Drossel mit MnZn- Ferritkern mit hoher Curietemperatur 8 NaNOkRIsTallINEs VITROPERM / EMV PROdukTE
saẗtigungsverhalten Mit hochpermeablen nanokristallinen Ringkernen lassen sich sehr hohe Induktivitaẗen in extrem kompakten Drossel- bzw. Kernabmessungen realisieren. Dadurch erhoḧt sich aber die Empfindlichkeit gegen unsymmetrische Magnetisierungsbedingungen, welche durch Common Mode, Unsymmetrie- oder Ableitströme verursacht werden. Diese können als niederfrequenter Ableitstrom (50Hz), mitteloder hochfrequenter Störstrom vorliegen. Hervorgerufen werden diese z.B. durch (Motor-)Kabel mit unterschiedlicher Kapazitaẗ der einzelnen Adern gegen Erde oder durch sich in solchen Kabeln ausbildende Resonanzerscheinungen, die zu kurzen, extrem hohen und schnell ausklingenden Stromspitzen mit Amplituden bis zu einigen 10 A peak und Pulsbreiten im Nanosekundenbereich (1 ... einige 100 Nanosekunden) fuḧren. Letzteres kennt man z.B. von Lagerströmen. Im ungünstigsten Falle überschreiten diese Common Mode Ströme die Saẗtigungsfestigkeit der Drossel bzw. des Kernes und die Drossel wird wirkungslos. Aufgrund der niedrigen Permeabilitaẗ verhalten sich Ferritkerne in Bezug auf Saẗtigung in vielen Fällen relativ gutmuẗig. Bei VITROPERM wirkt sich die gegenüber Ferriten ca. dreimal hoḧere Saẗtigungsflussdichte von 1.2 T vorteilhaft aus, es muss jedoch das für den Anwendungsfall passende μ-Niveau gewaḧlt werden, um eine optimale und saẗtigungsfeste Lösung zu finden. In Abbildung 12a werden die Saẗtigungsströme verschiedener VITROPERM Varianten mit einem typischen abmessungsaḧnlichen Ferritkern verglichen. Hier wird deutlich, dass das Saẗtigungsverhalten des MnZn-Ferrits (μ = 6000) mit VITROPERM 500F (μ = 17 000) bis ca. 50 kHz vergleichbar ist. Bei hoḧeren Frequenzen verhält sich der VITROPERM Kern günstiger. Ausserdem erreicht der VITROPERM Kern bei 100 kHz einen ca. 50% hoḧeren A L -Wert und eine verglichen damit nochmals deutlich hoḧere Impedanz, da diese bei VITRO- PERM in diesem Frequenzbereich nur zum kleineren Teil induktiv bestimmt ist. Hochpermeable VITROPERM 500F Kerne zeichnen sich bei niedrigen Frequenzen durch eine extrem hohe Dämpfung bzw. Impedanz aus, auch bei hoḧeren Frequenzen sind sie Ferriten deutlich überlegen. Das erkauft man sich allerdings durch ein kritischeres Saẗtigungsverhalten, das zu hohen Frequenzen hin gutmuẗiger wird, aber dennoch gegenüber den anderen Kernvarianten zurückbleibt. Es ist zu beachten, dass in Abb. 12a die Saẗtigungsströme der Kerne ohne Bewicklung dargestellt sind. Je nach Windungszahl liegen die I cm Werte von Drosseln bei „nur“ wenigen 10 bis einigen 100 mA (siehe Produkttabellen Drosseln). Permeabilität !' 1 + ) 20000 15000 10000 5000 In Abb. 12b ist für einen VITROPERM 500F-Kern (µ=20000) und 2 typische MnZn-Ferrite (µ=5000 bzw. 8000) der Verlauf der Permabilität über der Gleichfeldvorbelastung dargestellt. Man erkennt den deutlich rechteckigeren Verlauf für das nanokristalline Material im Vergleich zu der runden Charakteristik für die beiden Ferritkerne, und dies bei gleichzeitig deutlich höheren Permeabilitätswerten. In der Anwendung führt dieses Verhalten zu einem über der Gleichfeldvorbelastung sehr breiten Bereich mit nahezu konstanter Induktivität. Dieses Verhalten steht im Einklang mit der linearen Magnetisierungskurve für VITROPERM (Abb. 8a / 8b). VITROPERM 250F kommt immer dann zum Einsatz, wenn besonders saẗtigungsfeste Lösungen für Anwendungen mit besonders hohen Common Mode oder Unsymmetrieströmen benoẗigt werden. Man erreicht damit aber nicht die hohen Dämpfungswerte von VITROPERM 500F. 8 16 4 2 - 4 # . " N # N # E " # ) 0 " $ 0 8 16 4 2 - 4 # . " N # N # E % ) 0 " 0 . A HHEJ" N " N $ E $ ) 0 ' # 0 8 16 4 2 - 4 # . " N # N # E ) 0 " 0 . HA G K A 0 Abb 12a: Vergleich des Saẗtigungsverhaltens von VITROPERM 500F, VITROPERM 250F und MnZn-Ferrit Typischer MnZn Ferrit, !=8000 VITROPERM 500F, !=20000 Typischer MnZn Ferrit, !=5000 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Gleichfeldvorbelastung H DC [A/cm Abb. 12b: Vergleich des Permeabilitätsverlaufs in Abhängigkeit von der Gleichfeldvorbelastung für VITROPERM 500F und zwei typische MnZn-Ferrite E [Seite 1/1] NaNOkRIsTallINEs VITROPERM / EMV PROdukTE 9
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