Für die Siebung der Betriebsspannungen bieten wir einige Typenreihen von Siebdrosseln mit unterschiedlichen Baugrößen, entsprechend den Anforderungen an Strom und Induktivität, an.

Bei den neuen Drosseln auf M-Schnitten wird als Nennwert eine Kombination aus Induktivität und Strom angegeben, das heißt, die Induktivität wird genau bei diesem Strom auch vorhanden sein. Das unterscheidet sie von der bisherigen Datenangabe (bei den Auslauftypen und auch den Drosseln einiger anderer Hersteller), bei denen der Strom für maximale Verluste angegeben wird und der Induktivitätswert mehr oder weniger aus Berechnungen oder Messung ohne Strombelastung resultiert. Das läßt sich auch leicht aus entsprechenden Datenangaben ablesen.

Grundlagen

Zu jeder Kerngröße gibt es einen Wert für die maximal zulässigen Gleichstromverluste, um eine übermäßige Erhitzung zu verhindern. Gleichzeitig ergibt sich aus den zulässigen Verlusten und der Größe des Kernes eine Reihe von möglichen windungszahlen und Drahtdurchmessern. Die Windungszahl bestimmt die Induktivität, der Drahtdurchmesser in Verbindung damit den Gleichstromwiderstand. Außerdem bestimmt die Größe des Luftspaltes die Permeabilität und damit indirekt wieder die Induktivität und, ganz wichtig, deren Verlauf in Abhängigkeit zur Gleichfeldstärke. Mit größer werdendem Luftspalt sinkt die Induktivität, aber gleichzeitig auch deren Abhängigkeit vom Strom. Es liegt nun am Entwickler, aus allen diesen Größen einen günstigen Kompromiß zu finden, sprich mit vertretbaren Verlusten möglichst hohe Induktivitäten zu erreichen. Im gezeigten Diagramm erkennt man gut die Auswirkungen verschiedener Luftspaltlängen. Bei kleinen Feldstärken ist ein kleiner Luftspalt gut, um hohe Induktivität zu erreichen, mit zunehmendem Strom sinkt diese aber schneller ab, bei höheren Strömen ist die vorher größere Induktivität kleiner, als sie bei gleicher Windungszahl mit größerem Luftspalt wäre (rote Kurve). Die Strichlinien zeigen die Energiedichte, man sieht sehr gut bei der roten Kurve, daß ab ca. 25AW der Umkehrpunkt erreicht ist und der Anstieg flacher wird. Bei ca. 35 AW verhalten sich alle 3 Varianten gleich, hier wäre es also egal, welcher Luftspalt verwendet wird.

Man sollte also Datenangaben immer kritisch betrachten, ob die Werte auch realistisch sind. Wenn ein Hersteller z.B. eine Drossel 10H auf einem EI66-Kern für 200/300mA anbietet heißt das bei einem Wicklungswiderstand von 130 Ohm 5,7 bzw über 11W Verluste, das Teil wird also bei Betrieb bei Nennstrom sehr heiß, abgesehen von der Tatsache, daß es wohl recht knifflig sein dürfte diese Werte auf einem EI66 überhaupt zu realisieren.

Die Nenndaten der Drosseln sind im Fettdruck dargestellt und gelten für etwa die Hälfte der zulässigen Kupferverluste der jeweiligen Kerngröße. Durch diese Festlegung erreicht man einen günstigen Kompromiß zwischen Erwärmung, Spannungsabfall und Induktivität. Zur Erleichterung der Auswahl sind in Spalte Info unter dem Link Daten Schaubilder für Induktivität, Verlustleistung und Spannungsabfall zu finden. So ist es z.B. möglich, die 62.67 (2H@300mA) bei 100mA als 3H-Drossel bei 140mA mit sehr geringen Verlusten einzusetzen falls eine etwas knappe Betriebsspannung das erfordert. Der erste angegebene Wert kennzeichnet etwa den Punkt maximal möglicher Induktivität.Der letze aufgeführte Wert liegt ungefähr bei der maximal zulässigen Verlustleistung. Dieser Betriebsfall sollte die Ausnahme darstellen, da eine starke Erwärmung erfolgt und gleichzeitig viel Spannung an der Drossel abfällt.

Auswahl der richtigen Drossel

Da mit den Meßkurven genaue Daten der Drosseln vorliegen, kann und sollte man, ausgehend vom tatsächlich fließenden Strom, die entsprechende Type anhand des Nennwertes auswählen. Damit ist sichergestellt, daß die richtige Induktivität bei trotzdem ausreichender Reserve vorhanden ist. Je nach Anforderung an Spannungsabfall und/oder Verlustleistung kann dann eine der nächstliegenden Drosseln verwendet werden.

Für Siebschaltungen sollte immer mit maximal möglicher Induktivität gearbeitet werden, da diese direkt die Höhe der verbleibenden Restwelligkeit bestimmt. Da sich die Induktivität und Strom nicht linear verhalten macht es wenig Sinn, hier aus falschem Sicherheitsdenken heraus eine Drossel mit höherem Nennstrom auszuwählen. Eine für den doppelten Strom bemessene Drossel hat nämlich nur noch 1/4 der Induktivität (bei gleicher Baugröße) und damit eine auf 1/4 reduzierte Siebwirkung.

Dimensionierung der Siebketten

Siebketten dienen zur Glättung der Anodenspannung, Ziel ist es, den Restbrumm so weit wie nötig zu senken. Hauptanteil der Restbrummspannung ist bei Vollwellengleichrichtung 100Hz-Brummen und Oberwellen davon. Der Lade-Elko wird bei Röhrengleichrichtung meist durch die verwendete Gleichrichterröhre und die Widerstände der Trafowicklung vorgegeben und darf einen Maximalwert nicht überschreiten. Auf den Lade-Elko folgt dann eine ein oder zweistufige LC-Filterung. Hierbei ist die wichtigste Größe die Unterdrückung der 100Hz-schwingung.

Mit einer üblichen Siebkette werden z.B. folgende Werte erreicht:

Eine Verbesserung wird erreicht, wenn man die Drossel mit einem parallel geschalteten Kondensator für 100Hz in Resonanz gebracht wird. Dadurch verbessert sich die Siebwirkung der gleichen Kette um etwa das 1,5...2-fache, allerdings mit einer schmalen Stelle bei der Resonanzfrequenz, nach höheren frequenzen hin wird die Siebwirkung zunehmend schlechter. Das macht die Handhabung schwierig und dieser Griff in die Trickkiste sollte als letzter Ausweg gelten, den man nach Möglichkeit vermeiden sollte. Der Grund dafür ist die Arwendung eines Parallelschwingkreises, der sich oberhalb der Resonanzfrequenz kapazitiv verhält :

Nachteilig ist die wieder abnehmende Siebwirkung für Oberwellen der 100Hz-Wechselspannung und höherfrequente Störungen aus dem Netz. Man sollte also diese Variante nur benutzen, wenn durch Filter sichergestellt ist, daß keine höherfrequenten Störungen aus dem Netz eindringen können und die Gleichrichter keine Spikes erzeugen. Außerdem erfordert die mit der Höhe des Stromes und der Amplitude der Wechselspannungen schwankende Induktivität einen individuellen Abgleich des Parallelkondensators und eine konstante Stromentnahme der angeschlossenen Schaltung, da die Dämpfung schon bei geringen Abweichungen schlechter wird.

Die beste Lösung für eine wesentlich bessere Siebung mit sehr guter Brumm-Unterdrückung ist eine mehrstufige Siebketten. Dabei erreicht man auch schon mit relativ kleinen Werten für die Induktivitäten und Kapazitäten sehr saubere Ausgangsspannungen. Das ist besonders für Eintaktendstufen an wirkungsgradstarken Lautsprechern wichtig, da hier Restwelligkeiten im mV-Bereich durchaus hörbar sein können.