Optimierung induktiver Bauelemente mit der Finiten Elemente Analyse

Bei der Energieaufbereitung in regenerativen Systemen gewinnen getaktete Wandler zunehmend an Bedeutung. Die Anforderungen an die Lebensdauer, den Preis und den Wirkungsgrad sind sehr hoch, so daß moderne und optimierte Topologien zum Einsatz kommen müssen. Diese basieren einerseits auf leistungsfähigen Halbleiterschaltern und andererseits auf induktiven Bauelementen mit innovativen Kernmaterialen. Der Trend bei der Entwicklung geht zu immer höheren Schaltfrequenzen, die eine Verkleinerung des Volumens der induktiven Bauelemente und somit der Kosten ermöglichen. Aber mit den höheren Schaltfrequenzen steigen die Verluste sowohl in den Halbleitern als auch in den induktiven Bauelementen. Da die Optimierung induktiver Bautefle analytisch nur bedingt möglich ist, wurde am ISET die Finite Elemente Analyse eingeführt. Die ersten Simulationen beschäftigten sich mit dem Skin- und Proximityeffekt. Die Simulationsergebnisse wurden, soweit möglich, mit bekannten analytischen Näherungen verglichen. Auf gleiche Weise wurde ein Planartransformator verifiziert und der Einfluß der Wicklungsanordnung auf die Streuung eines Ringkerntransformators untersucht. Die Übereinstimmungen von den Simulationen und analytischen Näherungen waren sehr hoch. jedoch mußten zunächst die richtigen Simulationseinstellungen gefunden werden.