Welk type ferriet voor current balun?

[PA3EYC]

Wim,
Ik heb je stuk gelezen.
u" zorgt voor het resistieve- en u' voor het inductieve deel van de impedantie. Met u'/u" = Q.
Bij een Current Choke moet de Q < 2. Is daar ook een minimum? Of geldt: kleiner is beter?
En volgt daar dan uit dat bij een spanningstransformator de Q zo hoog mogelijk moet zijn? Daar wil ik immers zo weinig mogelijk verlies.
De Us moet zo hoog mogelijk om met weinig wikkelingen een hoge Zcore te halen.
Z = R + jX. Mag ik dan zeggen dat u'/u" (=Q) eigenlijk de tangens tussen de de R en X is?

PS: zeer interessante lezing afgelopen vrijdag!!

[PA3DJS]

Wim,
Ik heb je stuk gelezen.
u" zorgt voor het resistieve- en u' voor het inductieve deel van de impedantie. Met u'/u" = Q.
Bij een Current Choke moet de Q < 2. Is daar ook een minimum? Of geldt: kleiner is beter?
En volgt daar dan uit dat bij een spanningstransformator de Q zo hoog mogelijk moet zijn? Daar wil ik immers zo weinig mogelijk verlies.
De Us moet zo hoog mogelijk om met weinig wikkelingen een hoge Zcore te halen.
Z = R + jX. Mag ik dan zeggen dat u'/u" (=Q) eigenlijk de tangens tussen de de R en X is?

PS: zeer interessante lezing afgelopen vrijdag!!

Jouw conclusie klopt de materiaal Q-factor is u'/u'' (tan(delta) = R/X = u''/u' ). Als je op basis van een kern een spoel maakt, kom je wel wat lager uit (bijvoorbeeld ten gevolge van dielectrisch verlies t.g.v. capaciteit tussen windingen en ferriet).

Als u'/u'' << 1, dan is feitelijk sprake van een ohms component. Een praktische choke wordt t.g.v. capacitieve koppeling op een gegeven moment capacitief (bij toenemende frequentie).

Voor een probleemloze CM choke heb je inderdaad het liefste Q < 2, zodat je geen onverwachte resonantie krijgt. Het is geen verplichting, maar bij hoge Q-factor moet je wat meer zaken in de gaten houden.

Voor een transformator wil je het verlies zo klein mogelijk hebben, dus in een parallelvervangingschema will je Rp zo groot mogelijk hebben ten opzichte van de systeemimpedantie (bijv 50 Ohm). Je kunt ook zeggen dat in het serievervangingschema (Z = R + jX) je I^2*R zo klein mogelijk wil hebben.

[PA3EYC]

Weer wat interessants gevonden: http://www.fair-rite.com/wp-content/upl ... -Paper.pdf

De materiaal 31 kernen zijn binnen en ik heb metingen uitgevoerd aan FT240-31, FT240-43 en FT240,77. Allemaal van 1 t/m 11 windingen met het volgende resultaat:

Metingen zijn uitgevoerd met de miniVNA en het programma vna/J. Ik heb coaxkabel SYV-50-2-41 gebruikt omdat ik daar toevallig een meetkabel van had liggen.

Gezien de metingen zou ik zeggen dat de FT240-31 het beste materiaal is voor de lage banden. Vanaf 7 windingen doet die het gelijk of beter dan de FT240-77 op 160m. Op 80 en 40m doet die het sowieso beter.
Is de hoek TP ook nog iets om rekening mee te houden?

[PA3DJS]

Als je bij 7 MHz in de data van Fair-Rite kijkt:

mat 31 (MnZn), u' = 350, u'' = 500 (dus |u| = 610)
mat 43 (NiZn), u' = 320, u'' = 220 (dus |u| = 388)

Je zou dan denken dat materiaal 31 een hogere impedantie geeft dan materiaal 43. In een CM meetopstelling, zou mat 31 bij 7 MHz dus een hogere demping geven.

Wat blijkt uit de metingen van PA3EYC (16 apr 2016, 17:02): Bij een klein aantal windingen dempt mat 31 meer dan mat 43, maar bij 11 (12?) windingen dempt mat 31 (31.4 dB) minder dan mat 43 (33.9 dB).

Als je dezelfde meting bij 14 MHz zou doen, zou bij een kleiner aantal windingen mat 43 beter presteren dan mat 31. De reden voor dat gedrag is dat er naast magnetische ook dielectrische eigenschappen zijn. In de regel hebben MnZn materialen een hogere relatieve permittiviteit op HF in vergelijking tot NiZn materialen.

Je kunt dus niet alleen afgaan op de u-plaatjes, maar je zult zelf meting moeten doen op de kern die je wilt gaan gebruiken en op zijn minst even dik draad gebruiken als de kabel die je wilt gebruiken. Naarmate de kern groter is, en er meer windingen om heen zitten, wordt de afwijking groter.

@PA3EYC:
Zo aan het verloop van TP te zien bij de verschillende materialen, neem ik aan dat dit de fase van S21 is (Dus Arg(S21) ). Daar waar hij positief wordt, gedraagt de choke zich capacitief. Daar waar TP nagenoeg nul is, gedraagt de choke zich als een "echte" weerstand (dus nagenoeg geen capacitief of inductief deel). Ik neem aan dat de demping die jij opgeeft -dB(S21) is?

Dat mat 77 het bij toenemde frequentie en aantal windingen snel slechter gaat doen, is vanwege dat dit materiaal niet ontworpen is voor breedband EMC toepassing (maar voor power toepassing [schakelende omzetters] ).

[PA3EYC]

Bij materiaal 31 gaat de impedantie curve na 5MHz stijgen bij 11 windingen. Daarom is de demping op 80m groter dan op 40m.
Dat effect is er bij 10 windingen ook maar dan is de max. demping ergens bij 6,5MHz. Metingen zijn overigens uitgevoerd in het CW deel van de banden.
De meting met N=0 is het effect van de gebruikte coaxkabel gemeten zonder ferriet kern. Toevallig had ik die coax meetkabel hier liggen. Deze is inderdaad iets dunner dan RG58 of RG-142 maar is 50 Ohm en is bijzonder goed te gebruiken bij een meting om de diverse kernen te vergelijken.

Ik gok ook dat een positieve TP een capacitief gedrag weergeeft. De demping wordt minder naarmate de frequentie stijgt. Dus dat klopt met het capacitieve gedrag.
De demping is inderdaad -dB(S21).

Om nou te ontdekken hoeveel impedantie (in Ohm) ik nou precies meet heb ik wat weerstanden gemeten.
1k geeft ca. 20,4dB en 2k2 geeft ca. 26,7dB demping. Daaruit concludeer ik dat 11 windingen op de FT240-31 een impedantie geeft van > 2k op de lage banden.

Maakt het voor een current choke nog uit of die inductief, capacitief of resistief is? M.a.w. TP negatief, positief of (bijna) nul?

[PA3EYC]

Voordeel van dit ballenweer is dat ik maar weer binnen ben gaan prutsen.
Gisteren een current choke gemaakt van 17wdn RG-142 op een FT240-31 kern. Zie resultaat in de bijlage.
Het is de bedoeling deze te gebruiken in de FD5 (FD4 + 160m) voor 80 en 160m tijdens de velddagen. Mogelijk ook nog op 40m.
Op 160m -34,9dB, op 80m -38,4dB en op 40m -36,3dB. Ter vergelijk: een weerstand van 5k6 geeft -34,5dB.
Dat betekent een impedantie van 6k of hoger op de lage banden en zelfs ook nog op 20m.
Op de bijlage niet te zien maar na 15MHz wordt deze choke sterk capacitief en wordt de demping rap minder.