Die Online-Entwurfsplattform REDEXPERT von Würth Elektronik, bekannt für die genaueste Ermittlung der Wechselstromverluste in Leistungsinduktivitäten unter Betriebsbedingungen, berücksichtigt nun auch die Auswirkungen der Gleichstromvorspannung (DC Bias) auf die Wechselstromverluste (AC Losses). Es ist eine allgemein bekannte, aber wenig verstandene Tatsache, dass die Wechselstrom-Kernverluste zunehmen, wenn die Wechselstrom-Welligkeit mit Gleichspannung beaufschlagt ist. Dies ist die typische Situation in Leistungswandlern wie dem Abwärtswandler (Buck Converter).
Normalerweise geht man davon aus, dass die Gleichstromvorspannung die Wechselstromkernverluste nicht erhöht, da es sich um eine statische Verschiebung handelt. Diejenigen, die einen unerwarteten Temperaturanstieg erlebt und untersucht haben, haben jedoch festgestellt, dass die Gleichstromvorspannung tatsächlich die Wechselstromverluste des Kerns verändert. Dies lässt sich verstehen, wenn man sich vergegenwärtigt, dass die kleine BH-Schleife der Wechselstromwelligkeit der allgemeinen Form der großen BH-Schleife folgt. Die Permeabilität und damit die Induktivität sind proportional zur Steigung der Kurven. Nähert sich die Nebenschleife der Sättigung, nimmt die Steigung der Nebenschleife ab. Dadurch sinkt die Induktivität, was zu einem erhöhten Ripplestrom führt. Durch die geringere Steigung wird die BH-Schleife länger, was mehr Verluste bedeutet. Wenn also die Gleichstromvorspannung erhöht wird, nimmt die Induktivität auf dem Weg in die Sättigung schließlich ab, was wiederum die Restwelligkeit und die Wechselstromverluste erhöht. Darüber hinaus vergrößert sich die kleine BH-Schleife, die die Hystereseverluste darstellt. REDEXPERT berücksichtigt nun diese kleine, aber bedeutende Änderung für eine noch genauere Ermittlung der Wechselstromverluste.
Normalerweise geht man davon aus, dass die Gleichstromvorspannung die Wechselstromkernverluste nicht erhöht, da es sich um eine statische Verschiebung handelt. Diejenigen, die einen unerwarteten Temperaturanstieg erlebt und untersucht haben, haben jedoch festgestellt, dass die Gleichstromvorspannung tatsächlich die Wechselstromverluste des Kerns verändert. Dies lässt sich verstehen, wenn man sich vergegenwärtigt, dass die kleine BH-Schleife der Wechselstromwelligkeit der allgemeinen Form der großen BH-Schleife folgt. Die Permeabilität und damit die Induktivität sind proportional zur Steigung der Kurven. Nähert sich die Nebenschleife der Sättigung, nimmt die Steigung der Nebenschleife ab. Dadurch sinkt die Induktivität, was zu einem erhöhten Ripplestrom führt. Durch die geringere Steigung wird die BH-Schleife länger, was mehr Verluste bedeutet. Wenn also die Gleichstromvorspannung erhöht wird, nimmt die Induktivität auf dem Weg in die Sättigung schließlich ab, was wiederum die Restwelligkeit und die Wechselstromverluste erhöht. Darüber hinaus vergrößert sich die kleine BH-Schleife, die die Hystereseverluste darstellt. REDEXPERT berücksichtigt nun diese kleine, aber bedeutende Änderung für eine noch genauere Ermittlung der Wechselstromverluste.
