Ferīta serdeņa materiālu atlases rokasgrāmata SMPS

Šajā amatā mēs uzzinām, kā izvēlēties ferīta serdes materiālu ar pareizām specifikācijām, lai nodrošinātu pareizu saderību ar konkrēto SMPS shēmas dizainu

Kāpēc Ferrite Core

Ferīts ir brīnišķīga galvenā viela transformatoriem , invertori un induktori frekvenču spektrā no 20 kHz līdz 3 MHz, pateicoties samazinātu kodola izdevumu un minimālu kodola zudumu priekšrocībām.

Ferīts ir efektīvs materiāls augstas frekvences (no 20 kHz līdz 3 MHz) invertora barošanas avotiem.

Ferīti jāpielieto piesātinājuma pieejā mazjaudas un zemfrekvences funkcionēšanai (<50 watts and 10 kHz). For high power functionality a 2 transformer layout, employing a tape wrapped core as the saturating core and a ferrite core as the output transformer, delivers optimum execution.

2 transformatoru modelis nodrošina ārkārtas efektivitāti, fantastisku frekvenču izturību un minimālu pārslēgšanas laiku.

Ferīta serdes parasti tiek izmantotas aizmugurējo transformatoru versijās , kas nodrošina minimālas serdes izmaksas, samazinātus ķēdes izdevumus un maksimālo sprieguma efektivitāti. Pulvera serdeņi (MPP, High Flux, Kool Mμ®) nodrošina maigāku piesātinājumu, lielāku Bmax un izdevīgāku temperatūras noturību, un bieži vien tas ir vēlamais variants vairākos flyback lietojumos vai induktoros.

Augstas frekvences barošanas avoti, gan invertori, gan pārveidotāji, piedāvā lētāku cenu, kā arī samazina svaru un struktūru salīdzinājumā ar tradicionālajām 60 hercu un 400 hercu barošanas iespējām.

Vairāki kodoli šajā konkrētajā segmentā ir tipiski dizaini, kurus bieži izmanto šajā profesijā.

PAMATMATERIĀLI

F, P un R materiāli, kas atvieglo minimālos kodola trūkumus un maksimālo piesātinājuma plūsmas blīvumu, ir ieteicami augstas jaudas / augstas temperatūras funkcionalitātei. P materiāla serdes deficīts samazinās līdz ar temperatūru līdz 70 ° C. R materiāla zudumi samazinās līdz pat 100 ° C.

J un W materiāli nodrošina lielisku pretestību platiem transformatoriem, tāpēc tos ieteicams izmantot arī zema līmeņa jaudas transformatoriem.

PAMATĢEETRIJAS

1) VAR KRĀSAS

Pot serdeņi tiek ražoti, lai diezgan daudz aptvertu brūces spoli. Tas atvieglo spoles aizsardzību no EMI izvēles no ārpuses alternatīvām.

Katla kodola proporcijas gandrīz visas turas pie IEC specifikācijām, lai nodrošinātu, ka starp uzņēmumiem pastāv savstarpēja aizvietojamība. Gan vienkāršās, gan iespiedshēmas spoles ir
tirgū, tāpat kā montāžas un montāžas aparatūra.

Sakarā ar tā izkārtojumu, pot kodols parasti ir dārgāks kodols, salīdzinot ar dažādiem analogā izmēra formātiem. Katlu serdeņi, kas paredzēti lielam enerģijas patēriņam, nav viegli pieejami.

2) dubultās plātnes un RM serdeņi

Plātnes puses cietie centra statņu serdeņi ir līdzīgi podu serdeņiem, taču tiem piemīt segmenta minimizēšana jebkurā svārku daļā. Nozīmīgas ieejas ļauj ievietot lielākus vadus un palīdz samazināt siltumu no uzstādīšanas.

RM krāsas ir līdzīgi podu serdeņiem, tomēr ir veidoti, lai samazinātu PCB platību, nodrošinot uzstādīšanas vietas samazinājumu par vismaz 40%.

Ir iespiedshēmas vai vienkāršas spoles. Vienkārši 1 vienības skavas ļauj bez sarežģījumiem būvēt. Zemāka kontūra ir sasniedzama.

Izturīgais vidusdaļa nodrošina mazāk kodola zudumu, kas savukārt novērš siltuma uzkrāšanos.

3) EP CORES

EP serdeņi ir apļveida centra un kuba formas dizains, kas spoli pamatīgi ieskauj, izņemot iespiedshēmas plates spailes. Īpašais izskats novērš gaisa plūsmas plaisu ietekmi, kas izveidojusies pie pārošanās sienām magnētiskajā ceļā, un dod jums nozīmīgāku tilpuma attiecību pret absolūto izmantoto laukumu. Aizsardzība no RF ir diezgan lieliska.

4) PQ KRĀSAS

PQ kodoli ir īpaši paredzēti komutētā režīma barošanas avotiem. Izkārtojums ļauj maksimāli palielināt beztaras un tinuma reģiona un virsmas laukuma attiecību.

Tāpēc ar optimālo induktivitāti un tinumu virsmu var sasniegt ar absolūto minimālo serdes izmēru.

Rezultātā kodoli nodrošina optimālu izejas jaudu ar vismazāk samontētu transformatora masu un izmēru, kā arī aizņem minimālu vietu uz iespiedshēmas plates.

Uzstādīšana ar iespiedshēmas spolēm un viena uzgaļa skavām ir vienkārša. Šis ekonomiskais modelis nodrošina daudz viendabīgāku šķērsgriezumu, tāpēc serdeņi bieži strādā ar mazāku karsto pozīciju daudzumu, salīdzinot ar dažādiem izkārtojumiem.

5) UN KRĀSAS

E serdeņi ir lētāki nekā katlu serdeņi, bet tiem ir vienkāršas spoles tinuma un nekomplicētas montāžas aspekti. Spolēm, kas tiek izmantotas, izmantojot šos serdeņus, ir iespējams panākt bandu tinumu.

E serdes nekad, vienādi, nerada pašaizsardzību. Laminēšanas izmēra E izkārtojumi ir paredzēti komerciāli pieejamu spolīšu uzņemšanai iepriekšējos laikos, kas paredzēti, lai pielāgotos parasto laminēšanas mērījumu sloksnes štancēšanai.

Metriskā un DIN izmēri var arī atrast. E serdes parasti tiek iegultas dažādās konsistencēs, nodrošinot dažādas šķērsgriezuma zonas. Šo dažādu šķērsgriezuma laukumu spoles mēdz būt pieejamas komerciāli.

E serdes parasti tiek uzstādītas unikālā orientācijā, ja vēlams, piešķiriet zemu profilu.
Zema profila stiprināšanai var atrast iespiedshēmas spolītes.

E serdes ir plaši pazīstamas, ņemot vērā to pieejamāko cenu, montāžas un tinumu ērtumu un aparatūras sortimenta organizēto izplatību.

6) PLANĀRS UN KRĀSAS

E plaknes serdes var atrast praktiski visos IEC parastajos mērījumos, kā arī vairākas papildu jaudas.

Magnetics R materiāls ir nevainojami pieskaņots plakanām formām, jo ​​tam ir samazināti maiņstrāvas serdes zudumi un minimāli zaudējumi 100 ° C temperatūrā.

Plakanajiem izkārtojumiem vairumā gadījumu ir mazs pagriezienu skaits un pieņemama siltuma izkliede atšķirībā no standarta ferīta transformatoriem, un tāpēc ideāls telpas un efektivitātes dizains palielina plūsmas blīvumu. Šajās variācijās R materiāla kopējās veiktspējas priekšrocības galvenokārt ir diezgan ievērojamas.

Kāju laidums un loga pacēlums (B un D proporcijas) ir elastīgi individuāliem mērķiem bez jauniem instrumentiem. Tas ļauj izstrādātājam precīzi noregulēt pabeigtās kodola specifikācijas, lai tās precīzi atbilstu plakanā vadītāja kaudzes augstumam, trūkstot iztērētās vietas.

Klipi un klipu sloti tiek piedāvāti daudzos gadījumos, kas varētu būt īpaši efektīvi prototipu veidošanai. I kodoli ir arī ierosinātais standarts, kas ļauj vēl vairāk pielāgoties izkārtojumam.

E-I plakanie modeļi ir noderīgi, lai nodrošinātu efektīvu sejas sajaukšanu lielapjoma ražošanā, kā arī lai izveidotu spraugas induktora serdeņus, kuru dēļ plakanās struktūras dēļ ir rūpīgi jāņem vērā bārkstis.

7) EC, ETD, EER UN ER CORES

Šāda veida modeļi ir sajaukums starp E serdēm un pot kodoliem. Tāpat kā E serdeņi, tie rada milzīgu plaisu abās pusēs. Tas nodrošina pietiekamu vietu lielāka izmēra vadiem, kas nepieciešami, lai samazinātu izejas sprieguma komutēto režīmu barošanas avotus.

Turklāt tas garantē gaisa cirkulāciju, kas uztur konstrukciju aukstāku.

Vidējais gabals ir apļveida, ļoti līdzīgs katla serdes gabalam. Viens no apļveida centrālā statņa pozitīvajiem aspektiem ir tas, ka tinumam apkārt ir mazāks kursēšanas periods (par 11% ātrāk), salīdzinot ar stiepli ap kvadrātveida tipa centrālo stabu ar ļoti vienādu šķērsgriezuma laukumu.

Tas samazina tinumu zudumus par 11%, kā arī ļauj kodolam tikt galā ar uzlabotu izejas spēju. Apļveida centrālais stabs papildus samazina vara smailu kroku, kas šķērso ap tinumu uz kvadrātveida centrālā statņa.

8) TOROIDI

Toroīdu ražošana ir rentabla, tāpēc tie ir vislētākie no visatbilstošākajiem pamata dizainiem. Tā kā nav nepieciešama neviena spole, piederumi un maksas iestatīšana ir nenozīmīga.

Toroidālās tinumu iekārtas tinumu pabeidz. Aizsardzības atribūts ir diezgan skaists.

Pārskats

Ferīta ģeometrija nodrošina plašu izmēru un stilu izvēli. Izvēloties barošanas avota kodolu, ir jānovērtē 1. tabulā norādītās specifikācijas.

TRANSFORMATORA PAMATU IZMĒRU ATLASE

Transformatora kodola jaudas apstrādes iespējas parasti ir atkarīgas no tā WaAc produkta, kurā Wa ir piedāvātā kodola loga telpa, un Ac ir noderīgā kodola šķērsgriezuma telpa.

Lai gan iepriekšējais vienādojums ļauj modificēt WaAc atkarībā no konkrētās kodola ģeometrijas, Pressman paņēmiens izmanto topoloģijas priekšrocības kā pamata faktoru un ļauj ražotājam noteikt strāvas blīvumu.

GALVENĀ INFORMĀCIJA

Ideāls transformators ir tikai tāds, kas sola minimālu kodola samazināšanos, vienlaikus pieprasot vismazāko telpas tilpumu.

Kodola zudumu konkrētā kodolā īpaši ietekmē plūsmas blīvums kopā ar frekvenci. Transformatora izšķirošais faktors ir frekvence. Faradejas likums norāda, ka, frekvencei paātrinoties, plūsmas blīvums attiecīgi samazinās.

Galvenie zaudētie darījumi samazina daudz vairāk, ja plūsmas blīvums samazinās, salīdzinot ar frekvences pieaugumu. Piemēram, ja transformatoru darbina ar 250 kHz un 2 kG ar R materiālu 100 ° C temperatūrā, kodola bojājumi, iespējams, būtu aptuveni 400 mW / cm3.

Ja Faradeja likuma rezultātā frekvence tiktu veikta divas reizes un lielākā daļa citu ierobežojumu netiktu ietekmēti, plūsmas blīvums, visticamāk, izrādīsies 1 kg un rezultātā iegūtās serdes izmaksas būtu aptuveni 300 mW / cm3.

Standarta ferīta jaudas transformatoriem ir ierobežoti kodola zudumi, sākot no 50 līdz 200 mW / cm3. Planāros modeļus varēja darbināt daudz pārliecinošāk, līdz 600 mW / cm3, pateicoties izdevīgākai enerģijas izkliedēšanai un ievērojami mazāk vara tinumos.

CIRCUIT kategorijas

Vairākas pamata atsauksmes par vairākām ķēdēm ir šādas: Push-pull ķēde ir efektīva, jo ierīce izraisa transformatora kodola divvirzienu izmantošanu, parādot izeju ar samazinātu pulsāciju. Neskatoties uz to, shēmas ir īpaši sarežģītas, un transformatora kodola piesātinājums var izraisīt tranzistora sadalījumu, ja jaudas tranzistoriem ir nevienādas pārslēgšanās īpašības.

Pārvades ķēdes ir lētākas, piemērojot tikai vienu tranzistoru. Ripple ir minimāls, jo šķietami stabilas stāvokļa strāvas plūsmas transformatorā neatkarīgi no tā, vai tranzistors ir ON vai OFF. Flyback ķēde ir vienkārša un pieejama. Turklāt EMI jautājumu ir ievērojami mazāk. Neskatoties uz to, transformators ir lielāks un pulsācija ir nozīmīgāka.

PUSH-PULL ķēde

Parasta push-pull ķēde ir parādīta 2.A attēlā. Padeves spriegums ir IC tīkla vai pulksteņa izeja, kas svārstās tranzistoros pārmaiņus ON un OFF. Augstfrekvences kvadrātveida viļņi uz tranzistora izejas galu galā tiek pilnveidoti, radot līdzstrāvu.

PAMATNIECĪBA PUSH-PULL ķēdē

Ferīta transformatoriem 20 kHz frekvencē parasti ir labi zināms, ka tiek izmantots (4) vienādojums ar plūsmas blīvuma (B) līmeni ± 2 kG max.

To var uzzīmēt ar histerēzes cilpas krāsaino sadaļu 2.B attēlā. Šis B grāds tiek izvēlēts galvenokārt tāpēc, ka kodola izvēles ierobežojošais aspekts ar šo frekvenci ir kodola zudums.

Ja transformators ir pie 20 kHz, tas ir ideāli piemērots plūsmas blīvumam ap piesātinājumu (kā paredzēts mazākiem frekvences izkārtojumiem), kodols iegūs nekontrolētu temperatūras pieaugumu.

Šī iemesla dēļ mazāks darbības plūsmas blīvums 2 kG lielākajā daļā gadījumu ierobežos serdes zudumus, tādējādi palīdzot temperatūras paaugstināšanai par pieņemamu cenu serdenī.

Virs 20 kHz kodola zudumi palielinās. Lai SPS izpildītu paaugstinātās frekvencēs, ir svarīgi izpildīt kodola plūsmas ātrumus, kas mazāki par ± 2 kg. 3. attēlā parādīts MAGNETICS “P” ferīta materiāla plūsmas līmeņa pazemināšanās, kas ir būtiska, lai veicinātu nemainīgus 100mW / cm3 kodola zudumus daudzās frekvencēs ar optimālu temperatūras pieaugumu 25 ° C.

4.A attēlā izklāstītajā padeves plūsmas kontūrā transformators darbojas histerēzes cilpas 1. kvadrantā. (4.B attēls).

Pusvadītāju ierīcē ieviestie vienpolārie impulsi rada transformatora kodolu no tā BR vērtības, kas ir gandrīz piesātināts. Tā kā impulsi tiek samazināti līdz nullei, kodols atgriežas pie tā BR ātruma.

Lai saglabātu izcilu efektivitāti, primārā induktivitāte tiek uzturēta augsta, lai palīdzētu samazināt magnetizējošo strāvu un samazināt stieples novilkumus. Tas nozīmē, ka kodolam gaisa plūsmas atvērumam jābūt nullei vai minimālam.