Ferritmag anyag kiválasztási útmutató SMPS-hez

Ebben a bejegyzésben megtudhatjuk, hogyan válasszuk ki a ferrit mag anyagát a megfelelő specifikációkkal annak érdekében, hogy biztosítsuk a megfelelő kompatibilitást az adott SMPS áramkör kialakításával

Miért ferritmag

A ferrit csodálatos maganyag transzformátorokhoz , inverterek és induktorok a 20 kHz - 3 MHz frekvenciaspektrumban, a csökkentett magköltség és a minimális magveszteség előnyei miatt.

A ferrit hatékony anyag nagy frekvenciájú (20 kHz - 3 MHz) inverter tápegységekhez.

A ferriteket telítettség-megközelítésben kell alkalmazni az alacsony teljesítményű, alacsony frekvenciájú működéshez (<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.

A két transzformátoros modell rendkívüli hatékonyságot, fantasztikus frekvencia-tartósságot és minimális kapcsolási lehúzást biztosít.

A ferrit magokat általában a visszaváltós transzformátor verziókban használják , amelyek minimális magköltséget, csökkentett áramköri költségeket és felső feszültség hatékonyságot biztosítanak. A pormagok (MPP, High Flux, Kool Mμ®) lágyabb telítettséget, nagyobb Bmax-értéket és előnyösebb hőmérséklet-állandóságot eredményeznek, és gyakran a legkedvezőbb lehetőségek számos visszacsatolásos használatnál vagy induktivitásnál.

A nagy frekvenciájú tápegységek, akár inverterek, akár konverterek, olcsóbb árat kínálnak, és alacsonyabb a súlyuk és a szerkezetük, mint a hagyományos 60 hertzes és 400 hertzes tápellátás.

Ebben a speciális szegmensben több mag tipikus kialakítás, amelyet gyakran alkalmaznak a szakmában.

FŐ ANYAGOK

Az F, P és R anyagok, amelyek megkönnyítik a minimális mag hátrányokat és a maximális telítési fluxus sűrűséget, nagy teljesítményű / magas hőmérsékletű funkcionalitáshoz ajánlottak. A P anyagmag hiánya 70 ° C hőmérsékletig csökken. Az R anyag veszteség akár 100 ° C-ra csökken.

A J és W anyagok kiváló impedanciát nyújtanak a széles transzformátorokhoz, ami alacsony feszültségű transzformátorokhoz is ajánlott.

FŐ GEOMETRIÁK

1) SZÍNEK

A fazékmagokat úgy gyártják, hogy nagyjából körülfogják a sebes orsót. Ez megkönnyíti a tekercs megvédését az EMI külső alternatíváktól történő kiválasztása ellen.

A fazékmagarányok nagyjából ragaszkodnak az IEC előírásokhoz, hogy biztosítsák a vállalatok közötti felcserélhetőséget. A sima és a nyomtatott áramkörű csévék is
a piacon, csakúgy, mint a szerelési és összeszerelési hardverek.

Elrendezéséből adódóan a pot mag általában drágább mag, összehasonlítva az analóg méretű különböző formátumokkal. A jelentős áramellátási célú edénymagok nem könnyen hozzáférhetők.

2) KETTŐS FEDÉL- és RM-KOROK

A lapos, szilárd középső oszlopmagok hasonlítanak a fazékmagokhoz, de a szegély bármelyik részén minimálisra csökkentett szegmenssel rendelkeznek. A jelentős bejáratok lehetővé teszik a nagyobb vezetékek elhelyezését, és hozzájárulnak a hő elhagyásához a telepítésből.

RM színek hasonlóak a fazékmagokhoz, azonban úgy vannak kialakítva, hogy korlátozzák az áramkörök területét, minimálisan 40% -kal csökkentve a telepítési helyet.

Nyomtatott áramkör vagy sima orsó kapható. Az egyszerű, 1 egységes bilincsek problémamentes építkezést tesznek lehetővé. Alacsonyabb körvonal érhető el.

Az erős középső rész kevesebb magveszteséget eredményez, ami kiküszöböli a hőfelhalmozódást.

3) EP CORES

Az EP magok kör alakú középső oszlop alakú kockák, amelyek alaposan körülveszik a tekercset, kivéve a nyomtatott áramköri kártyák kivezetéseit. A sajátos megjelenés kiküszöböli a párzási falaknál a mágneses pályán kialakult légáramlási rések hatását, és jelentősebb térfogat-arányt ad az alkalmazott abszolút területhez képest. A rádiófrekvenciás védelem nagyjából nagyszerű.

4) PQ SZÍNEK

A PQ magokat kifejezetten a kapcsolt üzemmódú tápegységekhez szánják. Az elrendezés lehetővé teszi az ömlesztett anyag és a kanyargós régió és felület maximális arányát.

Ezért mind az optimális induktivitás, mind a tekercselési felület elérhető az abszolút legkisebb magmérettel.

Ennek eredményeként a magok optimális teljesítményt biztosítanak a legkevesebb összeszerelt transzformátor tömegével és méretével, valamint a nyomtatott áramköri lapon minimális helyet foglalnak el.

Könnyű a nyomtatott áramkörű orsók és az egybites bilincsek beállítása. Ez a gazdaságos modell sokkal homogénebb keresztmetszetet biztosít, következésképpen a magok gyakran kisebb mennyiségű meleg pozícióval dolgoznak, mint a különböző elrendezések.

5) ÉS SZÍNEK

Az E magok olcsóbbak, mint a fazékmagok, ugyanakkor az egyszerű orsótekercselés és a bonyolult összeállítás szempontjai vannak. A bandák tekerése elérhető az ezeknek a magoknak a használatába helyezett orsók számára.

Az E magok sohasem mutatják be önmagukat. Az E méretű laminátum elrendezéseket a kereskedelemben hozzáférhető orsók befogadására tervezték a múltban, hogy megfeleljenek a szokásos laminálási mérések szalagbélyegzésének.

Metrikus és DIN méretek is megtalálható. Az E magok jellemzően különböző konzisztenciájúak, sokféle keresztmetszeti területet biztosítanak. E különböző keresztmetszeti területekhez tartozó orsók általában kereskedelemben hozzáférhetők.

Az E magokat általában egyedi tájolással telepítik, ha előnyben részesítik, akkor alacsony profilúak lesznek.
Alacsony profilú rögzítéshez nyomtatott áramkörű orsók találhatók.

Az E magok jól ismert kivitelek, megfizethetőbb arányuk, az összeszerelés és a tekercselés kényelme, valamint a hardverválaszték szervezett elterjedtsége miatt.

6) SÍK ÉS SZÍNEK

Az E sík magjai gyakorlatilag az IEC hagyományos méréseiben megtalálhatók, több kiegészítő kapacitással együtt.

A Magnetics R anyag hibátlanul illeszkedik a sík alakokhoz, köszönhetően a csökkentett AC magveszteségeknek és a minimális veszteségeknek 100 ° C-on.

A síkbeli elrendezések a legtöbb esetben alacsony fordulatszámmal és elfogadható hőleadással rendelkeznek, szemben a szokásos ferrittranszformátorokkal, és ezért az ideális kialakítású tér és hatékonyság megnövekedett fluxussűrűséghez vezet. Ezekben a variációkban az R anyag általános teljesítményelőnye elsősorban meglehetősen figyelemre méltó.

A lábfesztávolság és az ablakmagasság (B és D arány) rugalmasak egyedi célokra új szerszámok nélkül. Ez lehetővé teszi, hogy a fejlesztő finomhangolja a véglegesített mag specifikációkat, hogy pontosan illeszkedjenek a sík vezető verem magasságához, és nincsen ráfogyasztott hely.

Számos esetben kínálnak klipeket és kliphelyeket, amelyek kifejezetten hatékonyak lehetnek a prototípusok készítéséhez. Az I-magok szintén javasolt szabványok, amelyek még nagyobb alkalmazkodást tesznek lehetővé az elrendezésben.

Az E-I síkbeli minták jól jöhetnek létre, hogy lehetővé tegyék a hatékony arckeverést a nagy ömlesztett gyártás során, valamint hézagolt induktív magok létrehozásához, amelyeknél a peremszerkezet miatt alaposan figyelembe kell venni a rojtos lehúzásokat.

7) EC, ETD, EER ÉS ER CORES

Az ilyen típusú minták az E magok és a pot magok keverékei. Az E magokhoz hasonlóan óriási rést teremtenek mindkét oldalon. Ez megfelelő helyet biztosít a nagyobb méretű vezetékek számára, amelyek szükségesek a csökkentett kimeneti feszültségű kapcsolt üzemmódú tápegységekhez.

Ettől eltekintve garantálja a levegő keringését, amely hidegebbé teszi az építkezést.

A középső darab kör alakú, nagyon hasonlít az edény magjához. A kör alakú középső oszlop egyik pozitív vonatkozása, hogy a tekercselés kisebb (11% -kal gyorsabb) körfolyamatot jelent körülötte, mint a négyzet alakú középső oszlop körül elhelyezkedő huzal, amelynek keresztmetszete nagyon azonos.

Ez 11% -kal csökkenti a tekercsek veszteségeit, és lehetővé teszi a mag számára, hogy megbirkózzon a jobb kimeneti képességgel. A kör alakú középső oszlop emellett minimalizálja a réz tüskés hajtását, amely a négyszögletes középső oszlopon tekercselve fordul elő.

8) TOROIDOK

A toroidok előállítása költséghatékony, következésképpen ezek a legolcsóbbak a legfontosabb magterveknél. Mivel egyetlen orsó sem válik szükségessé, a tartozékok és a díjak beállítása elhanyagolható.

A tekercselés befejeződött a toroid tekercselő berendezésen. Az árnyékolás attribútuma elég hangos.

Áttekintés

A ferrit geometriák hatalmas választékot kínálnak méretekben és stílusokban. A tápellátáshoz szükséges mag kiválasztásakor értékelni kell az 1. táblázatban szereplő specifikációkat.

A TRANSZFORMÁTOR MÉRETVÁLASZTÁSA

A transzformátor magjának áramfeldolgozási képessége általában annak WaAc termékétől függ, amelyben Wa a felajánlott magablak-tér, az Ac pedig a hasznos keresztmetszeti tér.

Míg a fenti egyenlet lehetővé teszi a WaAc módosítását az adott mag geometriájától függően, a Pressman technika a topológia előnyeit használja fel alapvető tényezőként, és lehetővé teszi a gyártó számára, hogy kijelölje az áramsűrűséget.

ÁLTALÁNOS INFORMÁCIÓ

A tökéletes transzformátor csak egy, amely minimális magcsökkenést ígér, miközben a legkevesebb helyiséget igényli.

Az adott mag magvesztését a fluxus sűrűsége és a frekvencia együttesen befolyásolja. A frekvencia a döntő tényező a transzformátor vonatkozásában. Faraday törvénye szerint a frekvencia gyorsulásával a fluxus sűrűsége ennek megfelelően csökken.

A magvesztő ügyletek sokkal többet csökkentenek abban az esetben, ha a fluxus sűrűsége csökken, összehasonlítva a frekvencia növekedésével. Szemléltetésképpen, ha egy transzformátort 250 kHz-en és 2 kG R anyaggal működtetünk 100 ° C-on, akkor a maghibák valószínűleg 400 mW / cm3 körüliek lennének.

Ha a frekvenciát kétszer végeznék, és a legtöbb egyéb korlátozás sértetlen lenne, akkor Faraday törvényének eredményeként a fluxus sűrűsége valószínűleg 1 kG-nak bizonyulna, és az ebből eredő mag lehúzás nagyjából 300 mW / cm3 lenne.

A szokásos ferrit teljesítményű transzformátorok magvesztesége korlátozott, 50-200 mW / cm3 között van. A síkmodellek sokkal határozottabban, 600 mW / cm3-ig működtethetők az előnyösebb energiaeloszlás és a tekercsekben lényegesen kevesebb réz miatt.

ÁRAMKategóriák

Számos alapvető visszajelzés a több áramkörről: A push-pull áramkör hatékony, mivel az eszköz kétirányú transzformátor mag használatát eredményezi, csökkentett hullámosságú kimenettel. Ennek ellenére az áramkörök rendkívül kifinomultak, és a transzformátor magtelítettsége tranzisztor meghibásodást eredményezhet, amikor a teljesítménytranzisztorok egyenlőtlen kapcsolási tulajdonságokkal rendelkeznek.

Az előremenő áramkörök olcsóbbak, csak egy tranzisztort alkalmaznak. A hullámzás minimális, mivel a transzformátorban látszólag stabil állapotú áram folyik, függetlenül attól, hogy a tranzisztor be vagy ki van kapcsolva. A flyback áramkör egyszerű és megfizethető. Ezenkívül az EMI-kérdések lényegesen kevesebbek. Ennek ellenére a transzformátor nagyobb és a hullámosság jelentősebb.

TOLÓ-HÚZÓ ÁRAM

A 2A. Ábra egy hagyományos push-pull áramkört mutat be. A tápfeszültség egy IC hálózat vagy óra kimenete, amely felváltva BE és KI lengi a tranzisztorokat. A tranzisztor kimenetén a nagy frekvenciájú négyzethullámok végül finomodnak, egyenáramot generálva.

TÖMEG PUSZ-HÚZÓ ÁRAMBAN

Ferrittranszformátorok esetében, 20 kHz-en, általában jól ismert eljárás a (4) egyenlet alkalmazását max. Fluxus sűrűségű (B) szinttel.

Ezt a 2B. Ábra hiszterézis hurokának színes szakasza rajzolhatja ki. Ezt a B fokozatot elsősorban azért választják, mert az ilyen frekvenciájú mag kiválasztásának korlátozó aspektusa a magveszteség.

20 kHz-nél, ha a transzformátor ideális a telítettség körüli fluxus sűrűséghez (kisebb frekvenciaelrendezések esetén), akkor a mag kontrollálatlan hőmérséklet-túlfeszültséget fog elérni.

Emiatt a kisebb 2 kG-os működési fluxus-sűrűség a legtöbb esetben korlátozza a mag veszteségeit, és ezáltal elősegíti a mag megfizethető hőmérséklet-növekedését.

20 kHz felett a magveszteség maximalizálódik. Az SPS emelt frekvencián történő végrehajtásához fontos, hogy a magfluxus sebességet kisebb legyen, mint ± 2 kg. A 3. ábra a MAGNETICS „P” ferrit anyag fluxusszintjének csökkenését mutatja be, amely létfontosságú az állandó 100 mW / cm3 magveszteség elősegítésére számos frekvencián, az optimális hőmérséklet-túlfeszültség 25 ° C.

A 4A. Ábrán bemutatott előremenő áramkörben a transzformátor a hiszterézis hurok 1. negyedében hajt végre. (4B. Ábra).

A félvezető eszközön megvalósított unipoláris impulzusok révén a transzformátor magja a telítettség közeli BR értékéből táplálható. Mivel az impulzusokat nullára csökkentik, a mag visszatér a BR sebességére.

A kiváló hatékonyság fenntartása érdekében az elsődleges induktivitás magas szinten van, hogy csökkentse a mágnesező áramot és csökkentse a huzal lehúzását. Ez azt jelenti, hogy a magnak nulla vagy minimális légáramlási nyílással kell rendelkeznie.