1 HF-Stromtransformator

Gespeichert von DL6GL am Do., 14.02.2019 - 08:16

Ein HF-Stromtransformator, bestehend aus einer Sekundärwicklung auf einem Ringkern oder einem Klappferrit als Stromzange und einer Primär-"Wicklung" als ein (1) gerader Leiter durch den Kern, induziert eine Spannung in die Sekundärwicklung, wie wir es auch von einem Netztransformator kennen. Ausführliche Betrachtungen sind z.B. in [1] zu finden.

Current sensor schematic

Abb. 1.1: HF-Stromtransformator.

Wenn die Sekundärwicklung mit einem Widerstand Rs abgeschlossen wird, fließt ein entsprechender Strom Is. Mit einem Windungsverhältnis n = Ns / Np (s=sekundär, p=primär) stellen sich die Transformationsverhältnisse für einen idealen Transformator wie folgt dar:

n = Ns / Np = Us / Up = Ip / Is = √(Ls/Lp)

Die Transformation wird zumeist in dB angegeben, englisch Coupling factor

aus dem Spannungsverhältnis          CF = 20*LOG10(Us/Up) = 20*LOG10(n)  [dB]

oder aus dem Stromverhältnis          CF = 20*LOG10(Ip/Is) = 20*LOG10(n)  [dB],

bisweilen auch aus dem umgekehrten Verhältnis, also negativen CF.

n=Ns/Np CF {dB]
10 20,00
15 23.52
20 26,02
25 27,96
30 29,54

Solche HF-Stromkoppler sind für stolze Preise zu kaufen, z.B. PreciseRF HFS-1.5 [2] und Application Note [3]. Aber einen Ringkern oder einen Klappferrit zu bewickeln, ist nun wirklich keine Kunst. Ergebnisse zeigen wir weiter unten. Der HFS-1.5 kann eigentlich nicht so aufgebaut sein wie im Datenblatt [2] gezeigt. Die angegebenen 20 Windungen sekundär stimmen nicht mit der angegebenen Leistungsübertragung 1.000:1 = 30dB überein, linearer Faktor √(1.000)=31,62. Ein Kopplungsfaktor von 30,10dB ergäbe sich erst mit 32 Windungen. Es sei denn, dem 20:1-(26dB)-Wandler wäre sekundärseitig noch ein 4dB-Abschwächer nachgeschaltet. Der tatsächliche Aufbau ist wohl doch "confidential" wie in dem Schaltbild angegeben.