Für eine Drossel mit 680µH und 12A reichen zwei Nennwerte als Spezifikation nicht aus. Zunächst muss feststehen, ob die 680µH ohne Gleichstromvormagnetisierung gemessen werden oder auch bei 12A Gleichstrom erhalten bleiben müssen. Daraus können sich unterschiedliche Anforderungen an Kern, Wicklung und Baugröße ergeben. Dieser Leitfaden überprüft ein früheres Auslegungsbeispiel und zeigt, wie daraus eine prüfbare Spezifikation entsteht.
Den Arbeitspunkt vor der Kernauswahl festlegen
Vor einem Vergleich sollten mindestens diese Angaben vorliegen:
| Merkmal | Erforderliche Angaben |
|---|---|
| Induktivität | Mindest- und Nennwert, Toleranz, Messfrequenz und Messspannung, Gleichstrom und Temperatur |
| Stromverlauf | Mittelwert, Effektivwert, Spitzenwert, Stromrippel sowie Anlauf- und Überlastfälle |
| Schaltbetrieb | Frequenzbereich, Spannungsverlauf an der Drossel und Tastverhältnis |
| Temperatur | Umgebung, Kühlung, zulässige Erwärmung und maximale Wicklungs- und Kerntemperatur |
| Mechanik | Abmessungen des bewickelten Bauteils, Anschlussraster, Befestigung und Isolation |
Als Rechenbeispiel dient ein kontinuierlicher Strom mit 12A Mittelwert und einem dreieckförmigen Rippel von 4A Spitze-Spitze:
I_peak = 12 + 4/2 = 14A
I_RMS = sqrt(12² + 4²/12) ≈ 12,06A
Das sind berechnete Beispielwerte, keine Messergebnisse. Anlauf- und Fehlertransienten sind darin nicht enthalten. Der Spitzenstrom ist für den Induktivitätsabfall und die Sättigung relevant, der Effektivwert für die Erwärmung. Isat und Irms beschreiben unterschiedliche Grenzen; maßgeblich sind die jeweiligen Messbedingungen und Grenzkriterien des Herstellers.[2]
Die frühere Wicklung auf T106-26 nachrechnen
Die frühere Fassung nannte einen T106-26-Kern mit etwa 65 Windungen. Micrometals gibt dafür einen nominalen AL-Wert von 93nH/N² mit ±10% Toleranz unter den angegebenen Messbedingungen bei 10kHz an.[1] Für die nominale Kleinsignalinduktivität ergibt sich:
L₀ = AL × N²
L₀ = 93 × 65² nH ≈ 393µH
Damit ist ein Nennwert von 680µH nicht belegt. Aus derselben vereinfachten Beziehung folgt für 680µH:
N = sqrt(680000/93) ≈ 85,5 Windungen
Auch etwa 86 Windungen wären nur ein Ausgangswert ohne Gleichstromvormagnetisierung. Mehr Windungen verändern zugleich die magnetisierende Feldstärke, Drahtlänge, Wicklungsresistenz und den benötigten Wickelraum. Anschließend muss die Gleichstromkennlinie berücksichtigt werden. Eine Rechnung mit dem AL-Wert ohne Vormagnetisierung weist nicht nach, dass die Drossel bei 12A noch den geforderten Induktivitätswert erreicht. Kern, Windungszahl und Draht müssen deshalb gemeinsam neu ausgelegt werden.
Energie und Verluste mit klaren Annahmen abschätzen
Für eine idealisierte Drossel mit konstantem Induktivitätswert gilt:
E = ½ × L × I²
E = ½ × 680µH × (12A)² = 48,96mJ
Diese Rechnung zeigt die Größenordnung, bestätigt aber keine konkrete Kernauslegung. Ändert sich die Induktivität deutlich mit dem Strom, muss die magnetische Kennlinie in die Energiebetrachtung eingehen.
Für ein getrenntes Verlustbeispiel sei ein Wicklungsgleichstromwiderstand von 10mΩ bei Betriebstemperatur angenommen. Mit dem oben beschriebenen Stromverlauf ergibt sich als ohmsche Basisabschätzung:
P_resistive ≈ I_RMS² × DCR ≈ 1,45W
Die 10mΩ sind eine Annahme und kein nachgewiesener Wert einer T106-26-Wicklung. Zusätzliche frequenzabhängige Wicklungsverluste und Kernverluste fehlen in dieser Rechnung. Daraus lassen sich weder Gesamtverluste noch Temperaturanstieg direkt bestimmen. Dafür sind Materialdaten zur tatsächlichen Anregung, eine Bewertung der Wicklung bei Betriebsfrequenz und die Wärmeabfuhr im eingebauten Zustand erforderlich.[2][3]
Vollständige Auslegungen vergleichen
Pulverkerne, Ferritkerne mit Luftspalt und entsprechend ausgelegte nanokristalline Kerne kommen als zu untersuchende Ansätze infrage. Der Materialname allein entscheidet nicht über Baugröße oder Wirkungsgrad.
| Ansatz | Vor der Auswahl benötigte Nachweise |
|---|---|
| Pulverkern | Genaue Materialbezeichnung und Geometrie, AL-Toleranz, Gleichstromkennlinie und Verlustdaten |
| Ferrit mit Luftspalt | Material, effektiver Luftspalt, Induktivität unter Vormagnetisierung, Wicklungsaufbau und Erwärmung am Luftspalt |
| Nanokristalliner Kern | Fertigbare Kern- und Spaltspezifikation, Vormagnetisierungs- und Verlustdaten, Isolation und Befestigung |
Verglichen werden sollten bewickelte Bauteile unter demselben Stromverlauf, denselben Temperaturgrenzen und demselben verfügbaren Bauraum. Die früheren Volumenangaben und Wirkungsgrad-Rangfolgen entfallen, weil vergleichbare Berechnungen oder Messungen fehlten.
Ein Muster gezielt prüfen
- Aktuelles Kerndatenblatt und Wicklungszeichnung mit Draht, Windungen, Isolation und Anschlüssen beschaffen.
- Die Induktivität unter vereinbarten Kleinsignalbedingungen messen und anschließend bei gefordertem Gleichstrom sowie relevanten Temperaturen prüfen. Den zulässigen Mindestwert festlegen.
- Stromverläufe in der vorgesehenen Schaltung einschließlich Anlauf und definierter Überlastfälle kontrollieren. Ein Induktivitätsabfall darf keinen unzulässigen Stromanstieg verursachen.
- DCR bei dokumentierter Temperatur bestimmen und die stationären Wicklungs- und Kerntemperaturen unter realen Einbau- und Kühlbedingungen messen.
- Die relevanten Prüfungen über den zulässigen Eingangs-, Last- und Toleranzbereich wiederholen, bevor die Auslegung freigegeben wird.
Die Magdir-Stromprüfung und der Kupferverlustrechner unterstützen erste Vergleiche. Die Ergebnisse sind anschließend mit Herstellerdaten und Mustermessungen abzugleichen.
Quellen und Überarbeitung
- Micrometals: Datenblatt T106-26, Revision 20190524, Seite 1: AL, Messbedingungen und Gleichstromkennlinie.
- Coilcraft: Current and Temperature Ratings, Definitionen und Messbedingungen der Stromangaben.
- Coilcraft: Selecting the Best Inductor for Your DC-DC Converter, Abschnitte zu Induktivität, Widerstand und Strombelastbarkeit.
Am 2026-10-23 anhand von Herstellerunterlagen mit KI-Unterstützung redaktionell und sprachlich überarbeitet. Die Revision korrigiert die Wicklungsrechnung und ersetzt unbelegte Aussagen zu fertigen Bauteilen durch einen nachvollziehbaren Auslegungs- und Prüfablauf. Es werden keine Prototypen- oder Labormessungen behauptet; eine freigegebene 680µH-/12A-Auslegung erfordert weiterhin eine Musterprüfung.
