Transformatorkopplung

Transformatorkopplung bezeichnet die Kopplung zweier elektrischer Schaltungen durch einen Transformator, bei der Energie und Signale über magnetische Kopplung übertragen werden. Ziel ist oft eine galvanische Trennung der Systeme sowie eine Impedanztransformation zwischen Primär- und Sekundärseite.

Funktionsprinzip: Wechselströme erzeugen im Kern wechselnde magnetische Felder, die auf der Sekundärseite eine induzierte Spannung erzeugen. Das Windungsverhältnis Np/Ns bestimmt Spannungs- und Impedanzverhältnisse; eine hohe Kopplung (geringe Leckkopplung) verbessert die Belastbarkeit über den vorgesehenen Frequenzbereich. Transformatoren liefern eine definierte Bandbreite, die von Kernmaterial, Wicklungsverteilung, Luftspalt und Baugröße abhängt.

Vorteile: galvanische Trennung erhöht Sicherheit und verhindert Erdschleifen; Impedanzanpassung ermöglicht verlustarme Signalübertragung; gute Unterdrückung gemeinsamer Moden und Störungen; einfache Realisierung von Spannungs- oder Impedanztransformation; DC-Übertragung wird blockiert und Störsignale werden reduziert.

Nachteile: begrenzte Bandbreite und Frequenzantwort, Größe und Kosten steigen mit Leistung und Frequenz; magnetische Kopplung kann zu Kernverlusten, Saturation und Streuinduktivität führen; Erdung, Abschirmung und geeignete Layoutmaßnahmen sind oft nötig.

Anwendungen: Transformatorkopplung findet sich in Audio- und Messanwendungen (z. B. Audioübertrager, Isolations- und Impedanzwandler), in Netzteilen und Breitbandverbindern, sowie allgemein zur galvanischen Trennung und Impedanzanpassung in elektronischen Systemen.

Designüberlegungen: Kernmaterial und -querschnitt, Frequenzbereich, gewünschte Impedanzverhältnisse, Wicklungskonfiguration, Isolationsklasse und elektromagnetischeCompatibility, sowie Maßnahmen zur Abschirmung gegen Störeinflüsse.