Ferriitsüdamiku materjali valiku juhend SMPS-i jaoks

Ferriitsüdamiku materjali valiku juhend SMPS-i jaoks

Selles postituses õpime, kuidas valida õigete spetsifikatsioonidega ferriitsüdamikmaterjal, et tagada õige ühilduvus antud SMPS-ahela kujundusega



Miks ferriitsüdamik

Ferriit on imeline põhiaine trafode jaoks , inverterid ja induktiivpoolid sagedusspektris 20 kHz kuni 3 MHz, kuna kasu on väiksematest südamekuludest ja minimaalsetest südamikukadudest.

Ferriit on tõhus materjal kõrgsageduslike (20 kHz kuni 3 MHz) muundurite toiteallikatele.



Ferriite tuleks kasutada küllastusmeetodil madala võimsusega ja madala sagedusega toimimiseks (<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 trafo mudel tagab erakordse efektiivsuse, fantastilise sageduse vastupidavuse ja minimaalse sisselülitamise.



Ferriitsüdamikke kasutatakse tavaliselt tagasi-trafo versioonides , mis tagavad minimaalsed põhikulud, vähendatud vooluahela kulud ja ülemise pinge efektiivsuse. Pulbrisüdamikud (MPP, High Flux, Kool Mμ®) annavad pehmema küllastuse, suurema Bmax ja soodsama temperatuuri püsivuse ning on sageli eelistatud variant mitmetes tagasilöökides või induktorites.

Kõrgsageduslikud toiteallikad, nii inverterid kui ka muundurid, pakuvad odavamat hinda ning vähendavad kaalu ja struktuuri võrreldes tavapäraste 60- ja 400-hertsiste toitevõimalustega.

Mitmed selle konkreetse segmendi südamikud on tüüpilised kujundused, mida sellel erialal sageli kasutatakse.

PÕHIMATERJALID

F, P ja R materjalid, mis hõlbustavad südamiku minimaalseid puudusi ja maksimaalset küllastusvoo tihedust, on soovitatav suure võimsuse / kõrge temperatuuri funktsionaalsuse jaoks. P materjali südamiku defitsiit langeb temperatuuriga kuni 70 ° C. R materjali kadu väheneb kuni 100 ° C.

J- ja W-materjalid pakuvad teile laiade trafode jaoks ülimat takistust, mistõttu on neid soovitatav kasutada ka madala võimsusega trafode jaoks.

PÕHIGEomeetriad

1) VÕIB VÄRVID

Potisüdamikud on valmistatud haavatud pooli ümbritsemiseks. See hõlbustab spiraali kaitsmist EMI valimisel väljastpoolt tulevatest alternatiividest.

Poti põhiproportsioonid jäävad peaaegu kõik IEC spetsifikatsioonide juurde, et tagada ettevõtete vaheline asendatavus. Nii tavalised kui ka trükitud ahelad on
turul, nagu ka montaaži- ja montaažiriistvara.

Tänu oma paigutusele on poti südamik tavaliselt kallima südamikuga, võrreldes analoogse suurusega erinevate formaatidega. Olulisteks energiaotstarbeks olevatele potisüdamikele pole hõlpsasti juurde pääseda.

2) topeltplaat ja RM südamikud

Plaadipoolsed tahked keskmised postisüdamikud sarnanevad potisüdamikega, kuid omavad siiski segmenti, mis minimeeritakse seeliku mõlemas osas. Olulised sissepääsud võimaldavad suuremate juhtmete paigaldamist ja aitavad kaasa seadmestiku kuumuse kõrvaldamisele.

RM värvid on sarnased potisüdamikega, kuid on moodustatud piirama trükkplaadi pinda, vähendades paigaldusruumi minimaalselt 40%.

Saadaval on trükkplaadid või tavalised poolid. Lihtsad 1 ühiku klambrid võimaldavad hõlpsat ehitamist. Madalam kontuur on saavutatav.

Tugev keskosa tagab vähem südamiku kadu, mis omakorda välistab soojuse akumuleerumise.

3) EP SÜDAMED

EP südamikud on ümmargused keskpunkti kuupmeetri kujundused, mis ümbritsevad mähist põhjalikult, välja arvatud trükkplaadi klemmid. Spetsiifiline välimus välistab magnetrajal paarituvate seinte korral tekkinud õhuvoolupragude mõju ja annab teile olulisema ruumala suhte kasutatud absoluutse pindalaga. RF-de eest kaitsmine on päris hea.

4) PQ VÄRVID

PQ südamikud on mõeldud eristatult lülitiga toiteallikatele. Paigutus võimaldab maksimaalset suhet mähise piirkonda ja pinda.

Seetõttu on absoluutse minimaalse südamikumõõtmega saavutatav nii optimaalne induktiivsus kui ka kerimispind.

Selle tulemusena võimaldavad südamikud optimaalset väljundvõimsust koos kõige vähem kokku pandud trafo massi ja mõõtmetega ning hõivavad trükkplaadil minimaalse ruumi.

Trükkplaadi poolide ja ühe otsaga klambrite paigaldamine on lihtne. See ökonoomne mudel tagab palju ühtlasema ristlõike, seetõttu töötavad südamikud sageli väiksema koguse kuumade asenditega kui erinevate paigutustega.

5) JA VÄRVID

E südamikud on odavamad kui potisüdamikud, kuid neil on otsese pooli kerimise ja komplitseerimata aspektid. Nende südamike abil kasutusel olevate poolide jaoks on jõukude keeramine võimalik.

E südamikud ei kujuta kunagi end varjestatuna. Lamineerimise suurusega E paigutused on kavandatud kaubanduslikult ligipääsetavate poolide mahutamiseks minevikus, mis on mõeldud tavapäraste lamineerimismõõtude riba stantsimiseks.

Metric ja DIN suurused võib ka leida. E südamikud on tavaliselt varjatud erineva konsistentsiga, pakkudes erinevaid ristlõikepindu. Nende erinevate ristlõikepindade poolid on tavaliselt kaubanduslikult kättesaadavad.

E-südamikud paigaldatakse tavaliselt unikaalsetes suundades, eelistuse korral annavad nad madala profiiliga profiili.
Madala profiiliga fikseerimiseks võib leida trükitud poolid.

E-südamikud on tuntud disainilahendused, kuna neil on taskukohasem hind, kokkupaneku ja keeramise mugavus ning riistvara sortimendi organiseeritud levimus.

6) PLAAN JA VÄRVID

E-tasapinnalisi südamikke leidub praktiliselt kõigis IEC tavapärastes mõõtmistes koos mitme täiendava võimsusega.

Magnetics R materjal sobib veatult tasapinnaliste kujunditega, kuna sellel on vähenenud vahelduvvoolu südamikukaod ja minimaalsed kaod 100 ° C juures.

Tasapinnalistel paigutustel on enamikul juhtudel madal pöörete arv ja vastuvõetav termiline hajuvus, erinevalt standardsetest ferriittrafodest, ning seetõttu viivad ruumi ja efektiivsuse ideaalsed kujundused suurema voolutiheduseni. Nendes variatsioonides on R-materjali üldine toimivuse eelis üsna märkimisväärne.

Jalgade siruulatus ja akna kõrgus (proportsioonid B ja D) on individuaalsel otstarbel paindlikud ilma uute tööriistadeta. See võimaldab arendajal viimistleda valmis südamiku tehnilisi andmeid, et need sobiksid täpselt tasapinnalise juhi korstna kõrgusega, ilma et kuluks ruumi.

Klippe ja klippide pesasid pakutakse paljudel juhtudel, mis võivad prototüüpide loomiseks olla eriti tõhusad. I-südamikud on lisaks pakutud standard, mis võimaldab paigutust veelgi kohandada.

E-I tasapinnalised mustrid on kasulikud, et võimaldada tõhusat näo segamist suurel hulgi tootmisel, samuti luua tühimikke induktorsüdamikke, kusjuures tasapinnalise struktuuri tõttu tuleb põhjalikult arvestada narmastavaid sissemakseid.

7) EÜ, ETD, EER JA ER SÜDAMED

Seda tüüpi mustrid on segu E- ja potisüdamike vahel. Nagu E-südamikud, tekitavad need mõlemal küljel tohutu tühimiku. See võimaldab rahuldava ruumi suuremate juhtmete jaoks, mis on vajalikud vähendatud väljundpingega lülitusrežiimiga toiteallikateks.

Peale selle tagab see õhuringluse, mis hoiab konstruktsiooni külmemana.

Keskmine tükk on ümmargune, väga sarnane potisüdamiku omaga. Ümmarguse keskse samba üks positiivseid külgi on see, et mähis kannab selle ümber väiksemat kursuseperioodi (11% kiiremini), võrreldes juhtmega ruudukujulise keskse samba ümber, millel on väga sama ristlõikepindala.

See vähendab mähiste kadusid 11% ja võimaldab südamikul toime tulla ka parema väljundvõimega. Ümmargune keskne sammas minimeerib lisaks ruudukujulisel kesksambal mähisega läbilaskva vase okast.

8) TOROIDID

Toroidide tootmine on seetõttu kulutõhus, need on kõige asjakohasemate südamikukujundustega kõige odavamad. Kuna ükski pool ei ole vajalik, on lisavarustus ja tasude seadmine tühised.

Toroidse kerimisseadme mähis on lõpetatud. Varjestuse atribuut on päris heli.

Ülevaade

Ferriidi geomeetriad pakuvad teile suurt valikut suuruste ja stiilide osas. Elektrivarustuse kasutamise südamiku valimisel tuleks hinnata tabelis 1 esitatud spetsifikatsioone.

TRAFORI PÕHISUURUSE VALIK

Trafo südamiku elektritöötlusvõimalus sõltub tavaliselt selle WaAc tootest, milles Wa on pakutav tuumaakna ruum ja Ac on kasulik südamiku ristlõikepind.

Kui ülaltoodud võrrand võimaldab WaAc modifitseerida sõltuvalt konkreetsest südamiku geomeetriast, kasutab Pressmani tehnika topoloogiat kui põhitegurit ja võimaldab valmistajal määrata voolutiheduse.

ÜLDINE INFORMATSIOON

Täiuslik trafo on vaid selline, mis lubab südamiku minimaalset langust, nõudes samas ruumi minimaalset mahtu.

Konkreetse südamiku südamekadu mõjutab konkreetselt voo tihedus koos sagedusega. Trafo puhul on otsustavaks teguriks sagedus. Faraday seadus näitab, et sageduse kiirenedes väheneb voo tihedus vastavalt.

Tuumade kaotamise tehingud vähendavad voo tiheduse languse korral palju rohkem kui sageduse suurenemisel. Näiteks, kui trafot töötatakse sagedusel 250 kHz ja R-materjalil 2 kG temperatuuril 100 ° C, oleksid südamiku rikked tõenäoliselt umbes 400 mW / cm3.

Kui sagedust tehti kaks korda ja enamik muid piiranguid ei kahjustata, osutuks Faraday seaduse tulemusel voo tiheduseks tõenäoliselt 1kG ja sellest tulenevalt oleks tuumarajatised ligikaudu 300mW / cm3.

Standardsete ferriidist võimsusega trafode südamiku kadu on piiratud vahemikus 50–200 mW / cm3. Tasapinnalisi mudeleid oli võimalik kasutada palju kindlamalt, kuni 600 mW / cm3, tänu soodsamale energia hajumisele ja mähistes oluliselt vähem vaske.

Voolu kategooriad

Mitmed põhilised tagasiside mitme vooluahela kohta on järgmised: tõukejõu vooluahel on efektiivne, kuna seade põhjustab trafo südamiku kahesuunalist kasutamist, esitades väljundit väiksema pulsatsiooniga. Vaatamata sellele on vooluahelad eriti keerukad ja trafo südamiku küllastus võib põhjustada transistori lagunemise, kui võimsustransistoridel on ebavõrdsed lülitusomadused.

Ettepoole suunatud ahelad on odavamad, rakendades ainult ühte transistorit. Ripple on minimaalne, kuna trafos näivad stabiilsed olekuvoolud olenemata sellest, kas transistor on sisse või välja lülitatud. Tagasilennuring on lihtne ja taskukohane. Lisaks on EMI-probleeme oluliselt vähem. Vaatamata sellele on trafo suurem ja lainetus olulisem.

LÜKIMISE-TÕMBE VÄLJU

Tavapärane tõukejõu vooluring on toodud joonisel 2A. Toitepinge on IC-võrgu või kella väljund, mis võnkub transistoreid vaheldumisi sisse ja välja. Transistori väljundil olevad kõrgsageduslikud ruudulained viimistletakse lõpuks, tekitades alalisvoolu.

SÜSTEEM LÜLITATAVA RINGIGA

Ferriittrafode puhul 20 kHz juures on üldtuntud meetod võrrandi (4) kasutamine voolu tiheduse (B) tasemega max 2 kG.

Selle saab joonistada joonisel 2B kujutatud hüstereesi aasa värvilise sektsiooniga. See B-kraad valitakse peamiselt seetõttu, et selle sagedusega südamiku valimisel on piiravaks aspektiks südamiku kadu.

Kui trafo on 20 kHz juures ideaalne voolu tiheduse saavutamiseks küllastuse ümber (nagu väiksemate sageduspaigutuste korral), hakkab südamik saavutama kontrollimatu temperatuuri tõusu.

Sel põhjusel piirab väiksem töövoo tihedus 2 kG enamikul juhtudel südamiku kadusid, aidates seega südamikus taskukohasel temperatuuril tõusta.

Üle 20 kHz maksimeerivad südamiku kadud. SPS-i käivitamiseks kõrgendatud sagedustel on oluline rakendada südamevoo kiirust vähem kui ± 2 kg. Joonisel 3 on näidatud MAGNETICS “P” ferriidimaterjali voogude taseme langus, mis on oluline püsivate 100 mW / cm3 südamiku kadude soodustamiseks paljudel sagedustel optimaalse temperatuuri tõusuga 25 ° C.

Joonisel 4A toodud ettepoole suunatud ahelas teostab trafo hüstereesi aasa 1. kvadrandis. (Joonis 4B).

Pooljuhtseadmele rakendatud ühepolaarsed impulsid toovad trafo südamiku toiteks selle küllastuse lähedal olevast BR väärtusest. Kuna impulsse vähendatakse nulli, taastub südamik oma BR-kiirusega.

Kõrgema efektiivsuse säilitamiseks hoitakse esmast induktiivsust kõrgel, et aidata vähendada magnetiseerivat voolu ja vähendada traadi äravõtmist. See tähendab, et südamikul peab olema õhuvoolu ava null või minimaalne.




Eelmine: Reguleeritav 3V, 5V, 6V, 9V, 12V, 15V kahekordne toiteallikas Järgmine: PWM-i mitme sädeme lisamine mootori süüteahelasse