fréttir

Í okkar hugsjónaheimi eru öryggi, gæði og frammistaða í fyrirrúmi. Í mörgum tilfellum hefur kostnaður við lokahlutann, þar með talið ferrítið, orðið ráðandi þáttur. Þessari grein er ætlað að hjálpa hönnunarverkfræðingum að finna önnur ferrítefni til að draga úr kostnaður.
Æskilegir innri efniseiginleikar og rúmfræði kjarna eru ákvörðuð af hverri sértækri notkun. Innbyggðir eiginleikar sem stjórna afköstum í forritum með lágt merkjastig eru gegndræpi (sérstaklega hitastig), lítið kjarnatap og góður segulmagnaðir stöðugleiki yfir tíma og hitastig. spólar, venjulegir spólar, breiðbands-, samsvörunar- og púlsspennar, útvarpsloftnetseiningar og virkir og óvirkir endurvarparar. Fyrir aflnotkun er mikill flæðiþéttleiki og lágt tap við notkunartíðni og hitastig æskilegir eiginleikar. Notkunin felur í sér aflgjafa fyrir rofa fyrir rafhleðslu rafhlöðu í rafbílum, segulmagnaðir magnarar, DC-DC breytir, rafmagnssíur, kveikjuspólur og spennar.
Innri eiginleiki sem hefur mest áhrif á frammistöðu mjúks ferríts í bælingarforritum er flókið gegndræpi [1], sem er í réttu hlutfalli við viðnám kjarnans. Það eru þrjár leiðir til að nota ferrít sem bæla óæskilegra merkja (leiða eða geisla út). ).Hið fyrra, og síst algengt, er sem hagnýtur skjöldur, þar sem ferrít er notað til að einangra leiðara, íhluti eða rafrásir frá geislandi rafsegulsviðsumhverfinu. Í seinni umsókninni eru ferrítar notaðir með rafrýmdum þáttum til að búa til lágpassa. sía, þ.e. inductance – rafrýmd við lága tíðni og dreifing við háa tíðni. Þriðja og algengasta notkunin er þegar ferrítkjarnar eru notaðir einir fyrir íhlutaleiðsla eða rafrásir á borði. Í þessu forriti kemur ferrítkjarninn í veg fyrir allar sníkjusveiflur og/ eða dregur úr óæskilegum merkjaupptöku eða sendingu sem getur breiðst út meðfram leiðum íhluta eða samtengingum, slóðum eða snúrum. Í öðru og þriðja forritinu bæla ferrítkjarnir niður EMI með því að útrýma eða draga mjög úr hátíðni straumum sem dregin eru af EMI heimildum. Innleiðing ferríts veitir Nógu hátt tíðniviðnám til að bæla niður hátíðnistrauma. Fræðilega séð myndi tilvalið ferrít veita háa viðnám við EMI tíðni og núllviðnám á öllum öðrum tíðnum. Í raun veita ferrítbælandi kjarna tíðniháð viðnám. Við tíðni undir 1 MHz, hámarksviðnám er hægt að fá á milli 10 MHz og 500 MHz, allt eftir ferrít efni.
Þar sem það er í samræmi við meginreglur rafmagnsverkfræði, þar sem AC spenna og straumur eru táknaðir með flóknum breytum, er hægt að tjá gegndræpi efnis sem flókna færibreytu sem samanstendur af raunverulegum og ímynduðum hlutum. Þetta er sýnt við há tíðni, þar sem gegndræpi skiptist í tvo þætti. Raunverulegi hlutinn (μ') táknar hvarfhlutann, sem er í fasa með segulsviði til skiptis [2], en ímyndaði hlutinn (μ") táknar tapið, sem er úr fasa með segulsvið til skiptis.Þetta er hægt að gefa upp sem raðþætti (μs'μs”) eða samhliða íhluti (µp'µp”).Línuritin á myndum 1, 2 og 3 sýna raðþætti hins flókna upphaflega gegndræpis sem fall af tíðni þriggja ferrítefna.Efnistegund 73 er ​​mangan-sinkferrít, upphafssegulmagnið Leiðni er 2500. Efnistegund 43 er nikkel sink ferrít með upphafsgegndræpi 850. Efnistegund 61 er nikkel sink ferrít með upphafsgegndræpi 125.
Með því að einblína á raðhlutann af gerð 61 efninu á mynd 3, sjáum við að raunverulegur hluti gegndræpisins, μs', helst stöðugur með vaxandi tíðni þar til mikilvægri tíðni er náð, og minnkar síðan hratt. Tapið eða μs“ hækkar og nær síðan hámarki þegar μs fellur.Þessi lækkun á μs' er vegna upphafs ferrimagnetic resonance.[3] Það skal tekið fram að því hærra sem gegndræpi er, því meira Því lægri er tíðnin.Þetta andhverfu samband sá Snoek fyrst og gaf eftirfarandi formúlu:
þar sem: ƒres = μs” tíðni við hámark γ = hringsegulhlutfall = 0,22 x 106 A-1 m μi = upphaflegt gegndræpi Msat = 250-350 Am-1
Þar sem ferrítkjarnar sem notaðir eru í lágmerkjastyrk og kraftforritum einbeita sér að segulstærðum undir þessari tíðni, birta ferrítframleiðendur sjaldan gögn um gegndræpi og/eða tap á hærri tíðni. Hins vegar eru hærri tíðnigögn nauðsynleg þegar ferrítkjarna er tilgreindur fyrir EMI bælingu.
Einkennin sem flestir ferrítframleiðendur tilgreina fyrir íhluti sem notaðir eru við EMI bælingu er viðnám. Viðnám er auðvelt að mæla á lausum greiningartækjum með beinni stafrænu útlestri. Því miður er viðnám venjulega tilgreint á tiltekinni tíðni og er stigstærð sem táknar stærð fléttunnar Viðnámsvigur.Þótt þessar upplýsingar séu verðmætar eru þær oft ófullnægjandi, sérstaklega þegar gerð er líkan af hringrásarafköstum ferríta. Til að ná þessu verður viðnámsgildi og fasahorn íhlutans, eða flókið gegndræpi tiltekins efnis, að vera tiltækt.
En jafnvel áður en byrjað er að móta frammistöðu ferríthluta í hringrás ættu hönnuðir að vita eftirfarandi:
þar sem μ'= raunverulegur hluti af flóknu gegndræpi μ”= ímyndaður hluti af flóknu gegndræpi j = ímyndaður vigur einingarinnar Lo= inductance loftkjarna
Viðnám járnkjarna er einnig talið vera röð samsetningin af inductive reactance (XL) og tap viðnám (Rs), sem bæði eru háð tíðni. Taplaus kjarni mun hafa viðnám sem gefin er af hvarfviðnáminu:
þar sem: Rs = heildarviðnám röð = Rm + Re Rm = jafngild röð viðnám vegna segulmagnstapa Re = jafngild röð viðnám fyrir kopartap
Við lága tíðni er viðnám íhlutarins fyrst og fremst inductive.Þegar tíðnin eykst minnkar inductancen á meðan tapið eykst og heildarviðnámið eykst.Mynd 4 er dæmigerð mynd af XL, Rs og Z á móti tíðni fyrir miðlungs gegndræpi efnin okkar .
Þá er inductive viðbragðið í réttu hlutfalli við raunverulegan hluta hins flókna gegndræpis, með Lo, innleiðni loftkjarna:
Tapþolið er einnig í réttu hlutfalli við ímyndaða hluta hins flókna gegndræpis með sama fasta:
Í jöfnu 9 er kjarnaefnið gefið upp með µs' og µs", og rúmfræði kjarna er gefin út af Lo. Þess vegna, eftir að hafa vitað flókið gegndræpi mismunandi ferríta, er hægt að bera saman til að fá heppilegasta efnið við æskilegt efni. tíðni eða tíðnisvið.Eftir að hafa valið besta efnið er kominn tími til að velja íhluti í bestu stærð. Vektorframsetning flókins gegndræpis og viðnáms er sýnd á mynd 5.
Samanburður á kjarnaformum og kjarnaefnum til að fínstilla viðnám er einfaldur ef framleiðandinn gefur upp línurit yfir flókið gegndræpi á móti tíðni fyrir ferrítefni sem mælt er með til bælingar. Því miður eru þessar upplýsingar sjaldan tiltækar. Hins vegar veita flestir framleiðendur upphaflegt gegndræpi og tap á móti tíðni línur. Út frá þessum gögnum er hægt að fá samanburð á efnum sem notuð eru til að hámarka kjarnaviðnám.
Með vísan til mynd 6, upphafleg gegndræpi og útbreiðslustuðull [4] Fair-Rite 73 efnis á móti tíðni, að því gefnu að hönnuðurinn vilji tryggja hámarksviðnám á milli 100 og 900 kHz.73 efni voru valin. Í líkanaskyni var hönnuðurinn einnig valinn. þarf að skilja hvarfgjarna og viðnámshluta viðnámsvigursins við 100 kHz (105 Hz) og 900 kHz. Þessar upplýsingar má draga úr eftirfarandi töflu:
Við 100kHz μs ' = μi = 2500 og (Tan δ / μi) = 7 x 10-6 vegna þess að Tan δ = μs ”/ μs' þá μs” = (Tan δ / μi) x (μi) 2 = 43.8
Það skal tekið fram að, eins og búist var við, bætir μ” ​​mjög litlu við heildar gegndræpi vektorinn á þessari lágu tíðni.Viðnám kjarnans er að mestu leyti inductive.
Hönnuðir vita að kjarninn verður að taka við #22 vír og passa inn í 10 mm x 5 mm bil. Innra þvermál verður tilgreint sem 0,8 mm. Til að leysa fyrir áætlaða viðnám og íhluti þess, veldu fyrst perlu með ytra þvermál sem nemur 10 mm og 5 mm hæð:
Z= ωLo (2500,38) = (6,28 x 105) x ,0461 x log10 (5/,8) x 10 x (2500,38) x 10-8= 5,76 ohm við 100 kHz
Í þessu tilfelli, eins og í flestum tilfellum, er hámarksviðnám náð með því að nota minni OD með lengri lengd. Ef auðkennið er stærra, td 4 mm, og öfugt.
Sömu nálgun er hægt að nota ef lóðir fyrir viðnám á hverja einingu Lo og fasahorn á móti tíðni eru gefnar upp. Myndir 9, 10 og 11 tákna slíkar línur fyrir sömu þrjú efni sem notuð eru hér.
Hönnuðir vilja tryggja hámarksviðnám á 25 MHz til 100 MHz tíðnisviðinu. Tiltækt borðpláss er aftur 10 mm x 5 mm og kjarninn verður að taka við #22 awg vír. Með því að vísa til mynd 7 fyrir einingarviðnám Lo af ferrítefnum þremur, eða mynd 8 fyrir flókið gegndræpi sömu þriggja efnanna, veldu 850 μi efnið.[5]Með því að nota línuritið á mynd 9 er Z/Lo efnisins sem er miðlungs gegndræpi 350 x 108 ohm/H við 25 MHz. Leysið fyrir áætlaða viðnám:
Í fyrri umræðu er gert ráð fyrir að kjarninn sem valinn er sé sívalur. Ef ferrítkjarnar eru notaðir fyrir flata bandkapla, búnta kapla eða götuðar plötur, verður útreikningur á Lo erfiðari og þarf að fá nokkuð nákvæmar kjarnaleiðarlengd og áhrifaríkar flatartölur til að reikna út inductance loftkjarna .Þetta er hægt að gera með því að sneiða kjarnann stærðfræðilega og bæta við reiknuðum leiðarlengd og segulflatarmáli fyrir hverja sneið. Í öllum tilfellum mun hækkun eða lækkun á viðnám hins vegar vera í réttu hlutfalli við aukningu eða minnkun í hæð/lengd ferrítkjarna.[6]
Eins og fram hefur komið, tilgreina flestir framleiðendur kjarna fyrir EMI forrit með tilliti til viðnáms, en endir notandi þarf venjulega að vita dempunina. Sambandið sem er á milli þessara tveggja breytu er:
Þetta samband fer eftir viðnám uppsprettu sem framkallar hávaðann og viðnám álags sem tekur á móti hávaða. Þessi gildi eru venjulega flóknar tölur, en svið þeirra getur verið óendanlega og eru ekki aðgengileg fyrir hönnuðinn. Að velja gildi 1 ohm fyrir álags- og uppsprettaviðnám, sem getur komið fram þegar uppspretta er aflgjafi með rofastillingu og hleður margar lágviðnámsrásir, einfaldar jöfnur og gerir samanburð á dempun ferrítkjarna.
Línuritið á mynd 12 er sett af ferlum sem sýna sambandið á milli hlífðarperluviðnáms og dempunar fyrir mörg algeng gildi álags auk rafalaviðnáms.
Mynd 13 er jafngild hringrás truflunargjafa með innri viðnám Zs.Truflunarmerkið er myndað af röð viðnám Zsc á bælingarkjarna og álagsviðnám ZL.
Myndir 14 og 15 eru línurit yfir viðnám á móti hitastigi fyrir sömu þrjú ferrít efni. Stöðugasta þessara efna er 61 efnið með 8% minnkun á viðnám við 100ºC og 100 MHz. Aftur á móti sýndi 43 efnið 25 % lækkun á viðnám við sömu tíðni og hitastig. Þessar ferlar, þegar þær eru til staðar, er hægt að nota til að stilla tilgreinda stofuhitaviðnám ef þörf er á deyfingu við hærra hitastig.
Eins og með hitastig, hafa DC og 50 eða 60 Hz framboðsstraumar einnig áhrif á sömu eðliseiginleika ferríts, sem aftur leiða til lægri kjarnaviðnáms. Myndir 16, 17 og 18 eru dæmigerðar ferlar sem sýna áhrif hlutdrægni á viðnám ferrítefnis. .Þessi ferill lýsir viðnámsrýrnun sem fall af sviðsstyrk fyrir tiltekið efni sem fall af tíðni. Það skal tekið fram að áhrif hlutdrægni minnkar eftir því sem tíðnin eykst.
Frá því að þessi gögn voru tekin saman hefur Fair-Rite Products kynnt tvö ný efni. Okkar 44 er nikkel-sink miðlungs gegndræpi efni og 31 okkar er mangan-sink efni með mikilli gegndræpi.
Mynd 19 er teikning á viðnám gegn tíðni fyrir perlur af sömu stærð í 31, 73, 44 og 43 efnum. hærra Curie hitastig (Tc). 44 efnið hefur aðeins hærri viðnám miðað við tíðnieiginleika samanborið við 43 efnið okkar. Kyrrstæða efnið 31 sýnir hærri viðnám en annað hvort 43 eða 44 á öllu mælitíðnisviðinu. 31 er hannað til að draga úr víddarómunarvandamál sem hefur áhrif á lágtíðnibælingarframmistöðu stærri mangan-sinkkjarna og hefur verið beitt með góðum árangri á bælingskjarna fyrir kapaltengi og stóra tunnulaga kjarna. Mynd 20 er teikning um viðnám á móti tíðni fyrir 43, 31 og 73 efni fyrir Fair -Rite kjarna með 0,562″ OD, 0,250 ID og 1,125 HT.Þegar mynd 19 og mynd 20 eru borin saman, skal tekið fram að fyrir smærri kjarna, fyrir tíðni allt að 25 MHz, er 73 efni besta bælaefnið.Hins vegar, þegar þversnið kjarna eykst, minnkar hámarkstíðnin.Eins og sést á gögnum á mynd 20 er 73 best. Hæsta tíðnin er 8 MHz.Það er líka athyglisvert að 31 efnið skilar sér vel á tíðnisviðinu frá 8 MHz til 300 MHz.Hins vegar, sem mangan sink ferrít, hefur 31 efnið mun lægri rúmmálsviðnám, 102 ohm -cm, og meiri viðnám breytist við miklar hitabreytingar.
Orðalisti Air Core Inductance – Lo (H) Inductance sem yrði mæld ef kjarninn hefði einsleita gegndræpi og flæðidreifingin hélst stöðug.Almenn formúla Lo= 4π N2 10-9 (H) C1 Ring Lo = .0461 N2 log10 (OD /ID) Ht 10-8 (H) Mál eru í mm
Dempun – A (dB) Minnkun á merki amplitude í sendingu frá einum stað til annars. Það er kvarðahlutfall inntaks amplitude og output amplitude, í desibelum.
Core Constant – C1 (cm-1) Summa segulslóðalengda hvers hluta segulhringrásarinnar deilt með samsvarandi segulsvæði sama hlutans.
Core Constant – C2 (cm-3) Summa lengdar segulrásar hvers hluta segulrásarinnar deilt með veldi samsvarandi segulsviðs sama hluta.
Virkar stærðir segulbrautarsvæðisins Ae (cm2), leiðarlengd le (cm) og rúmmál Ve (cm3) Fyrir tiltekna kjarna rúmfræði er gert ráð fyrir að lengd segulbrautar, þversniðsflatarmáls og rúmmáls toroidal kjarninn hefur sömu efniseiginleika og Efnið ætti að hafa segulmagnaðir eiginleikar sem jafngilda tilteknum kjarna.
Field Strength – H (Oersted) Færi sem einkennir stærð sviðsstyrks.H = .4 π NI/le (Oersted)
Flux Density – B (Gaussian) Samsvarandi færibreyta framkallaðs segulsviðs á svæðinu sem er eðlilegt við flæðisleiðina.
Viðnám – Z (ohm) Viðnám ferríts má tjá sem flókið gegndræpi þess.Z = jωLs + Rs = jωLo(μs'- jμs”) (ohm)
Loss Tangent – ​​tan δ Tapstangens ferríts er jöfn gagnkvæmni hringrásarinnar Q.
Loss Factor – tan δ/μi Fasa fjarlægð milli grundvallarþátta segulflæðisþéttleika og sviðsstyrks með upphaflegu gegndræpi.
Segulgegndræpi – μ Segulgegndræpi sem fæst úr hlutfalli segulflæðisþéttleika og beitts víxlsviðsstyrks er…
Amplitude permeability, μa – þegar tilgreint gildi flæðiþéttleika er hærra en gildið sem notað er fyrir upphaflegt gegndræpi.
Árangursríkt gegndræpi, μe – Þegar segulleiðin er smíðuð með einu eða fleiri loftbilum er gegndræpi gegndræpi ímyndaðs einsleits efnis sem myndi veita sömu tregðu.
In Compliance er fyrsta uppspretta frétta, upplýsinga, fræðslu og innblásturs fyrir fagfólk í rafmagns- og rafeindatæknifræði.
Aerospace Bílasamskipti Rafeindatækni Menntun Orku- og orkuiðnaður Upplýsingatækni Læknisher og varnarmál