Gabay sa Pagpili ng Materyal na Ferrite Core para sa SMPS

Sa post na ito natututunan namin kung paano pumili ng ferrite core material na may wastong mga pagtutukoy para masiguro ang tamang pagiging tugma sa isang naibigay na disenyo ng circuit ng SMPS

Bakit Ferrite Core

Ang Ferrite ay isang kahanga-hangang pangunahing sangkap para sa mga transformer , inverters at inductors sa dalas ng spectrum 20 kHz hanggang 3 MHz, dahil sa mga benepisyo ng nabawasan ang pangunahing gastos at kaunting pagkalugi sa core.

Ang Ferrite ay isang mabisang bagay para sa mataas na dalas (20 kHz hanggang 3 MHz) mga power supply ng inverter.

Ang mga Ferrite ay dapat na gamitin sa saturating na diskarte para sa mababang lakas, mababang paggana ng dalas (<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.

Ang modelo ng 2 transpormer ay nagbibigay ng hindi pangkaraniwang kahusayan hindi kapani-paniwala tibay ng dalas, at kaunting drawdown na paglipat.

Ang Ferrite cores ay karaniwang ginagamit sa mga bersyon ng fly-back transpormer , na nagbibigay ng kaunting pangunahing gastos, nabawasan ang gastos sa circuit at pinakamataas na boltahe na kahusayan. Ang mga pulbos na core (MPP, High Flux, Kool Mμ®) ay gumagawa ng mas malambot na saturation, mas malaki ang Bmax at mas kapaki-pakinabang na pagpapanatili ng temperatura at madalas na ginustong pagpipilian sa isang bilang ng mga paggamit ng flyback o inductors.

Ang mga supply ng kuryente na mataas ang dalas, alinman sa mga inverters at converter, ay nagmumungkahi ng mas murang presyo, at binawasan ang timbang at istraktura kumpara sa tradisyunal na 60 hertz at 400 hertz power options.

Maraming mga core sa tukoy na segment na ito ang mga tipikal na disenyo na madalas na ginagamit sa propesyon.

CORE MATERIALS

Ang mga materyales na F, P, at R, na nagpapadali sa kaunting mga kawalan ng core at maximum na saturation flux density, ay inirerekomenda para sa mataas na lakas / pag-andar ng mataas na temperatura. Ang mga pangunahing materyal na kakulangan ng P ay bumaba sa temperatura hanggang sa 70 ° C R materyal na pagkalugi ay bumaba sa hanggang sa 100 ° C.

Ang mga materyales sa J at W ay nagbibigay sa iyo ng nakahihigit na impedance para sa malawak na mga transformer, na kung saan ay inirerekomenda din ang mga ito para sa mga mababang antas ng power transformer.

CORE GEOMETRIES

1) MAAARING KULAY

Ang mga Pot Cores, ay gawaan upang maikot ang sugat na bobbin. Pinapadali nito ang pangangalaga sa likaw mula sa pagpili ng EMI mula sa mga kahalili sa labas.

Ang mga proporsyon ng core ng palayok ay halos lahat ng dumidikit sa mga pagtutukoy ng IEC upang matiyak na mayroong pagkakaroon ng pagpapalit sa pagitan ng mga kumpanya. Parehong ang plain at naka-print na circuit bobbins ay
sa merkado, tulad ng pag-mount at hardware ng pagpupulong.

Dahil sa layout nito, ang core ng palayok ay karaniwang isang mas mataas na presyo na pangunahing kumpara sa iba't ibang mga format ng isang magkatulad na laki. Ang mga pot core para sa malalaking layunin ng kuryente ay hindi madaling ma-access.

2) Dobleng SLAB AT RM CORES

Ang mga panig na solidong sentro ng post na core ay magkatulad sa mga core ng palayok, ngunit nagtataglay pa rin ng isang segment na minimize sa alinmang bahagi ng palda. Ang mga malalaking pasukan ay ginagawang posible para sa mas malaking mga wire na maihatid at nag-aambag sa pag-aalis ng init mula sa pag-setup.

Kulay ng RM ay katulad ng mga core ng palayok, subalit naka-istilong sa curtail pcb area, na nagbibigay ng isang minimum na 40% na mga pagbawas sa puwang ng pag-install.

Maaaring makuha ang naka-print na circuit o payak na mga bobbins. Diretso na 1 unit clamp paganahin ang walang abala na konstruksyon. Ang mas mababang balangkas ay makakamit.

Ang matibay na gitnang piraso ay naghahatid ng mas kaunting pagkawala ng core na kung saan ay tinatanggal ang akumulasyon ng init.

3) EP CORES

Ang EP Cores ay pabilog na center-post na mga disenyo ng cubical na pumapalibot sa likid nang lubusan maliban sa mga naka-print na terminal ng circuit board. Tinatanggal ng tukoy na hitsura ang impluwensya ng mga agwat ng daloy ng hangin na itinatag sa mga dingding ng pagsasama sa magnetic track at binibigyan ka ng isang mas makabuluhang dami ng dami sa ginamit na ganap na lugar. Ang pag-iingat mula sa RF ay medyo mahusay.

4) Mga Kulay ng PQ

Ang mga PQ cores ay inilaan nang kakaiba para sa nakabukas na mga power supply ng mode. Pinapayagan ng layout ang isang na-maximize na ratio ng maramihan sa paikot-ikot na rehiyon at ibabaw na lugar.

Samakatuwid, ang parehong mga pinakamabuting kalagayan na inductance at paikot-ikot na ibabaw ay maaaring makamit na may ganap na minimum na pangunahing sukat ng core.

Ang mga core bilang isang resulta ay kayang bayaran ang pinakamabuting kalagayan na output ng kuryente na may pinakamaliit na assemble mass at sukat ng transpormer, kasama ang pagsakop sa isang hubad na minimum na antas ng puwang sa naka-print na circuit board.

Ang pag-set up gamit ang naka-print na mga circuit bobbins at isang bit clamp ay ginagawang madali. Ang matipid na modelo na ito ay tiniyak na mas homogenous na seksyon ng cross-sectional na resulta na ang mga core ay madalas na gumagana sa isang mas maliit na halaga ng maiinit na posisyon kumpara sa iba't ibang mga layout.

5) AT KULAY

Ang mga E core ay mas mura kaysa sa mga core ng palayok, habang mayroong mga aspeto ng prangka na paikot-ikot na bobbin at hindi kumplikadong pagtitipon. Ang pag-ikot ng gang ay makakamit para sa mga bobbins na ginagamit upang magamit ang mga core na ito.

E core hindi kailanman, lahat ng pareho, kasalukuyan self-Shielding. Ang mga layout ng laki ng lamination E ay idinisenyo para mapaunlakan ang mga bobbins na maaaring ma-access sa komersyo sa mga nakaraang oras na sinadya upang umayon ang mga stamping ng strip ng kaugalian na mga sukat sa paglalamina.

Sukatan at Mga laki ng DIN mahahanap din. Ang mga E core ay karaniwang naka-embed sa iba't ibang pagkakapare-pareho, nagbibigay ng iba't ibang mga cross-sectional na lugar. Ang mga Bobbins para sa iba't ibang mga lugar na cross sectional ay may posibilidad na ma-access nang komersyal.

Ang mga E core ay karaniwang nai-install sa mga natatanging oryentasyon, kung sakaling ginusto, magbigay ng isang mababangprofile.
Ang mga naka-print na bobbins ng circuit ay matatagpuan para sa pag-aayos ng mababang profile.

Ang mga E core ay kilalang mga disenyo sa account ng kanilang mas abot-kayang rate, kaginhawaan ng pagpupulong at paikot-ikot, at ang organisadong paglaganap ng isang assortment ng hardware.

6) PLANAR AT KULAY

Ang mga Planar E core ay matatagpuan sa halos lahat ng mga maginoong sukat ng IEC, kasama ang maraming mga karagdagang kakayahan.

Ang materyal na magnetikong R ay walang kamaliang naitugma sa mga hugis ng planar na nauukol sa nabawasan nitong AC core na pagkalugi at kaunting pagkalugi sa 100 ° C.

Ang mga layout ng planar sa karamihan ng mga kaso ay may mababang mga numero ng pagliko at sang-ayon na pagwawaldas ng thermal na taliwas sa karaniwang mga feriter transformer, at sa kadahilanang iyon ang perpektong mga disenyo para sa espasyo at pagiging epektibo ay humantong sa pagtaas ng mga density ng pagkilos ng bagay. Sa mga pagkakaiba-iba, ang pangkalahatang kalamangan sa pagganap ng materyal na R ay pangunahing kapansin-pansin.

Ang haba ng paa at pag-angat ng bintana (proporsyon ng B at D) ay may kakayahang umangkop para sa mga indibidwal na layunin nang walang bagong tooling. Ginagawa nitong posible para sa nag-develop na maayos ang finalized core specs upang tumpak na magkasya sa pagtaas ng stack ng conductor ng planar, na walang anumang ginastos na puwang.

Ang mga clip at clip slot ay inaalok sa maraming mga pagkakataon, na maaaring partikular na epektibo para sa prototyping. Ang mga I-core ay karagdagang iminungkahing pamantayan, na nagbibigay-daan sa higit na kakayahang umangkop sa layout.

Ang mga pattern ng E-I planar ay madaling gamiting upang paganahin ang mabisang paghalo ng mukha sa mataas na maramihang produksyon, pati na rin para sa paglikha ng mga gapped inductor core kung saan ang mga drawdown ng fringing ay kailangang lubusang pansinin dahil sa istraktura ng planar.

7) EC, ETD, EER AT ER CORES

Ang mga uri ng pattern na ito ay isang halo sa pagitan ng E core at pot cores. Tulad ng E core, naghahatid sila ng isang napakalaking puwang sa magkabilang panig. Nagbibigay-daan ito sa kasiya-siyang silid para sa mas malaking mga sukat ng wire na kinakailangan para sa nabawasan na output boltahe na nakabukas na mga power supply ng kuryente.

Bukod sa ito ay ginagarantiyahan nito ang isang sirkulasyon ng hangin na nagpapanatili ng malamig na konstruksyon.

Ang gitnang piraso ay pabilog, halos kapareho ng core ng palayok. Ang isa sa mga positibong aspeto ng pabilog na gitnang haligi ay ang paikot-ikot na nagdadala ng isang mas maliit na tagal ng kurso sa paligid nito (11% mas mabilis) kumpara sa kawad sa paligid ng isang parisukat na uri ng gitnang haligi na may magkatulad na lugar ng cross sectional.

Binabawasan nito ang mga pagkalugi ng paikot-ikot na 11% at ginagawang posible para sa core na makayanan ang isang pinahusay na kakayahan sa output. Ang pabilog na haligi ng gitnang karagdagan ay pinapaliit ang tinik na tiklop sa tanso na lumipat sa paikot-ikot sa isang parisukat na uri na gitnang haligi.

8) TOROID

Ang mga Toroid ay epektibo sa gastos upang makabuo ng dahil dito, ang mga ito ay hindi gaanong kamahal sa pinaka-kaugnay na mga pangunahing disenyo. Dahil walang bobbin na kinakailangan, ang accessory at pag-set up ng mga singil ay bale-wala.

Nakumpleto ang paikot-ikot na kagamitan sa paikot-ikot na toroidal. Ang katangiang Shielding ay medyo tunog.

Pangkalahatang-ideya

Nagbibigay sa iyo ang mga ferrite geometry ng maraming pagpipilian sa mga laki at istilo. Kapag pumipili ng isang core para sa mga paggamit ng supply ng kuryente, dapat suriin ang mga pagtutukoy na ipinakita sa Talahanayan 1.

TRANSFORMER CORE SIZE SELECTION

Ang kakayahan sa pagpoproseso ng kuryente sa isang core ng transpormer ay karaniwang nakasalalay sa produktong WaAc, kung saan ang Wa ang inaalok na puwang ng pangunahing window, at ang Ac ay kapaki-pakinabang na pangunahing cross-sectional space.

Habang ang equation sa itaas ay nagbibigay-daan sa WaAc na mabago depende sa partikular na pangunahing geometry, sinasamantala ng pamamaraan ng Pressman ang topology bilang pangunahing kadahilanan at nagbibigay-daan sa gumagawa upang italaga ang kasalukuyang density.

PANGKALAHATANG IMPORMASYON

Ang isang perpektong transpormer ay ngunit isa na nangangako ng kaunting pagbagsak ng core habang hinihingi ang pinakamaliit na dami ng silid.

Ang pangunahing pagkawala sa isang partikular na pangunahing ay partikular na naapektuhan ng siksik ng pagkilos ng bagay kasama ang dalas. Ang dalas ay ang mahalagang kadahilanan tungkol sa isang transpormer. Ipinapahiwatig ng Batas ng Faraday na habang bumibilis ang dalas, binabawasan ang density ng pagkilos ng bagay nang magkakasunod.

Ang mga pangunahing pagkawala ng kalakalan ay nagbabawas ng higit pa kung sakaling bumagsak ang density ng pagkilos ng bagay kumpara sa kung tumataas ang dalas. Bilang isang ilustrasyon, kapag ang isang transpormer ay pinamamahalaan sa 250 kHz at 2 kG sa R ​​materyal na 100 ° C, ang mga pangunahing pagkabigo ay malamang na nasa paligid ng 400 mW / cm3.

Kung ang dalas ay ginawang dalawang beses at ang karamihan sa iba pang mga limitasyon ay hindi nasaktan, bilang isang resulta ng batas ni Faraday, ang density ng pagkilos ng bagay ay maaaring maging 1kG at ang mga resulta na pangunahing drawdown ay halos 300mW / cm3.

Ang mga karaniwang ferrite power transformer ay ang pangunahing pagkawala ng paghihigpit na pinaghihigpitan mula 50- 200mW / cm3. Ang mga modelo ng planar ay maaaring patakbuhin nang higit pa nang mas assertively, hanggang sa 600 mW / cm3, sa account ng mas makabubuting pagwawaldas ng kuryente at makabuluhang mas mababa sa tanso sa paikot-ikot.

Mga Kategoryang CIRCUIT

Ang isang bilang ng mga pangunahing puna sa maraming mga circuit ay: Ang push-pull circuit ay epektibo dahil ang aparato ay nagdudulot ng bi-directional na paggamit ng isang core ng transpormer, na nagpapakita ng isang output na may nabawasan na ripple. Sa kabila nito, ang circuitry ay sobrang sopistikado, at ang transpormasyong core ng transpormer ay maaaring magresulta sa pagkasira ng transistor kapag ang mga power transistor ay nagdadala ng hindi pantay na mga katangian ng paglipat.

Ang mga feed forward circuit ay mas mura sa gastos, naglalapat lamang ng isang transistor. Ang Ripple ay minimal dahil sa ang katunayan na ang tila matatag na kasalukuyang mga stream ng estado sa transpormer hindi mahalaga kung ang transistor ay ON o OFF. Ang flyback circuit ay prangka at abot-kayang. Bilang karagdagan, ang mga isyu ng EMI ay mas kaunti. Sa kabila nito, ang transpormer ay mas malaki at ang ripple ay mas mahalaga.

PUSH-PULL CIRCUIT

Ang isang maginoo na circuit ng push-pull ay ipinakita sa Larawan 2A. Ang boltahe ng feed ay ang output ng isang IC network, o orasan, na kung saan oscillates ang mga transistors na halili ON at OFF. Ang mga dalas na alon ng dalas na dalas sa output ng transistor ay kalaunan ay pinong, bumubuo ng dc.

CORE SA PUSH-PULL CIRCUIT

Para sa mga ferrite transformer, sa 20 kHz, karaniwang kilalang proseso na ito upang magamit ang equation (4) na may antas ng flux density (B) na ± 2 kG max.

Maaari itong iguhit ng may kulay na seksyon ng Hysteresis Loop sa Larawan 2B. Ang degree na B ay napili pangunahin dahil ang paghihigpit sa aspeto ng pagpili ng isang core sa dalas na ito ay ang pagkawala ng core.

Sa 20 kHz, kung ang transpormer ay perpekto para sa isang density ng pagkilos ng bagay sa paligid ng saturation (tulad ng isinasagawa para sa mas maliit na mga layout ng dalas), ang core ay makakakuha ng isang hindi makontrol na paggulong ng temperatura.

Para sa kadahilanang iyon, ang mas maliit na density ng pagkilos ng pagkilos ng pagkilos ng 2 kG sa karamihan ng mga kaso ay makukulong ang mga pangunahing pagkalugi, dahil dito ay tumutulong sa isang abot-kayang pagtaas ng temperatura sa core.

Sa itaas ng 20 kHz, ang mga pangunahing pagkalugi ay nag-i-maximize. Upang maipatupad ang SPS sa mga nakataas na dalas, mahalagang ipatupad ang mga pangunahing rate ng pagkilos ng bagay na mas mababa sa ± 2 kg. Ipinapakita ng Larawan 3 ang pagbaba ng mga antas ng pagkilos ng bagay para sa MAGNETICS 'P' ferit na materyal na mahalaga para sa pag-aambag ng pare-pareho na 100mW / cm3 na pangunahing pagkalugi sa maraming mga frequency, na may pinakamainam na pag-alon ng temperatura na 25 ° C.

Sa feed forward circuit na inilatag sa Larawan 4A, ang transpormer ay nagpapatupad sa ika-apat na kuwadrante ng Hysteresis Loop. (Larawan 4B).

Ang mga unipolar na pulso na ipinatupad sa aparato ng semiconductor ay nagdadala ng core ng transpormer upang mapatakbo mula sa halaga ng BR na malapit sa saturation. Habang ang pulso ay nabawasan hanggang sa zero, ang core ay bumabalik sa rate ng BR nito.

Upang mapanatili ang isang superior kahusayan, ang pangunahing inductance ay pinananatili mataas upang makatulong na mabawasan ang kasalukuyang magnetizing at bawasan ang mga drawdown ng kawad. Ipinapahiwatig nito na ang mga pangunahing pangangailangan ay mayroong isang zero o isang hubad na minimum ng pagbubukas ng daloy ng hangin.