Panduan Pemilihan Bahan Teras Ferrite untuk SMPS

Dalam posting ini kita belajar bagaimana memilih bahan teras ferit dengan spesifikasi yang betul untuk memastikan kesesuaian yang betul dengan reka bentuk litar SMPS yang diberikan

Mengapa Ferrite Core

Ferrite adalah bahan inti yang indah untuk pengubah , penyongsang dan induktor dalam spektrum frekuensi 20 kHz hingga 3 MHz, kerana faedah pengurangan perbelanjaan teras dan kehilangan teras minimum.

Ferrite adalah bahan yang berkesan untuk bekalan kuasa penyongsang frekuensi tinggi (20 kHz hingga 3 MHz).

Ferrit harus digunakan dalam pendekatan tepu untuk daya rendah, frekuensi rendah berfungsi (<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.

Model 2 transformer memberikan ketahanan frekuensi hebat dengan kecekapan luar biasa, dan kekurangan pensuisan minimum.

Inti ferit biasanya digunakan dalam versi transformer fly-back , yang memberikan kos teras minimum, pengurangan perbelanjaan litar dan kecekapan voltan atas. Inti serbuk (MPP, High Flux, Kool Mμ®) menghasilkan ketepuan yang lebih lembut, Bmax yang lebih besar dan ketahanan suhu yang lebih menguntungkan dan sering menjadi pilihan yang disukai dalam sejumlah penggunaan atau induktor flyback.

Bekalan kuasa frekuensi tinggi, sama ada penyongsang dan penukar, mencadangkan harga yang lebih murah, dan mengurangkan berat dan struktur berbanding dengan pilihan kuasa 60 hertz dan 400 hertz tradisional.

Beberapa teras dalam segmen khusus ini adalah reka bentuk khas yang sering digunakan dalam profesion.

BAHAN TERAS

Bahan F, P, dan R, yang memfasilitasi kelemahan teras minimum dan ketumpatan fluks ketepuan maksimum, disyorkan untuk fungsi tinggi / suhu tinggi. Kekurangan teras bahan P menurun dengan suhu hingga 70 ° C Kerugian bahan R menurun hingga 100 ° C.

Bahan J dan W memberikan impedans yang unggul untuk transformer lebar, yang menjadikannya juga disyorkan untuk transformer kuasa tahap rendah.

GEOMETRI TERAS

1) DAPAT WARNA

Pot Cores, dihasilkan untuk mengelilingi gelendong luka. Ini memudahkan melindungi gegelung daripada memilih EMI dari alternatif luar.

Bahagian inti periuk hampir memenuhi spesifikasi IEC untuk memastikan bahawa terdapat pertukaran antara syarikat. Kedua-dua gelendong litar biasa dan bercetak adalah
di pasaran, seperti pemasangan dan perkakasan pemasangan.

Oleh kerana susun aturnya, inti periuk biasanya merupakan inti yang lebih tinggi harganya berbanding format yang berbeza dengan ukuran yang serupa. Inti periuk untuk tujuan kuasa besar tidak mudah diakses.

2) SLAB BERGANDA DAN CORES RM

Inti tiang pusat pepejal sisi serupa dengan inti periuk, tetapi mempunyai segmen yang meminimumkan pada kedua-dua bahagian skirt. Pintu masuk yang besar memungkinkan wayar yang lebih besar dipasang dan menyumbang untuk menghilangkan haba dari pemasangan.

RM warna mirip dengan inti periuk, namun dibuat untuk mengekang kawasan pcb, memberikan minimum 40% pengurangan ruang pemasangan.

Litar bercetak atau tong sampah boleh didapati. Pengapit 1 unit lurus membolehkan pembinaan tanpa kerumitan. Garis bawah yang lebih rendah dapat dicapai.

Bahagian tengah yang kukuh menghasilkan kehilangan inti yang lebih sedikit yang seterusnya menghilangkan pengumpulan haba.

3) CORES EP

EP Cores adalah reka bentuk kubik tengah-pasang bulat yang mengelilingi gegelung dengan lengkap kecuali terminal papan litar bercetak. Penampilan khusus menghilangkan pengaruh celah aliran udara yang terbentuk di dinding kawin di landasan magnet dan memberi anda nisbah isipadu yang lebih signifikan dengan kawasan mutlak yang digunakan. Melindungi dari RF cukup hebat.

4) WARNA PQ

Inti PQ ditujukan khas untuk bekalan kuasa mod suis. Susun atur memungkinkan untuk memaksimumkan nisbah pukal ke kawasan belitan dan luas permukaan.

Oleh itu, kedua-dua permukaan aruhan dan belitan optimum dapat dicapai dengan dimensi teras minimum mutlak.

Inti sebagai hasilnya menghasilkan output daya yang optimum dengan jisim dan dimensi pengubah yang paling sedikit dipasang, bersamaan dengan menempati tahap minimum ruang kosong pada papan litar bercetak.

Penyediaan dengan gelendong litar bercetak dan pengapit satu bit dipermudahkan. Model ekonomi ini menjamin keratan rentas yang lebih homogen dan dengan itu teras sering berfungsi dengan jumlah kedudukan panas yang lebih kecil berbanding dengan susun atur yang berbeza.

5) DAN WARNA

Inti E lebih murah daripada inti periuk, sementara mempunyai aspek penggulungan gelendong lurus dan pemasangan tidak rumit. Penggulungan geng dapat dicapai untuk tong sampah yang digunakan menggunakan inti ini.

E inti tidak pernah sama sekali, memperlihatkan pelindung diri. Susun atur ukuran Laminasi E dirancang untuk menampung tong sampah yang dapat diakses secara komersial pada masa lalu yang bertujuan untuk menyesuaikan penanda jalur pengukuran laminasi biasa.

Sukatan dan Saiz DIN juga boleh dijumpai. Inti E biasanya dilekatkan pada berbagai konsistensi, menyediakan berbagai kawasan penampang. Tong sampah untuk pelbagai kawasan penampang ini cenderung dapat diakses secara komersial.

Inti E biasanya dipasang dalam orientasi unik, sekiranya disukai, berikan profil rendah.
Gelendong litar bercetak boleh didapati untuk pemasangan profil rendah.

Inti E adalah reka bentuk terkenal kerana kadarnya yang lebih berpatutan, kemudahan pemasangan dan penggulungan, dan kelaziman perkakasan yang teratur.

6) PELAN DAN WARNA

Inti Planar E dapat dijumpai dalam hampir semua ukuran konvensional IEC, bersama dengan beberapa kapasiti tambahan.

Bahan Magnetics R dipadankan dengan sempurna dengan bentuk satah kerana kehilangan teras AC yang rendah dan kerugian minimum pada 100 ° C.

Susun atur planar dalam kebanyakan kes mempunyai bilangan giliran rendah dan pelesapan terma yang menyenangkan berbanding dengan transformer ferit piawai, dan dengan sebab itu reka bentuk yang ideal untuk ruang dan keberkesanan menyebabkan peningkatan kepadatan fluks. Dalam variasi tersebut, kelebihan prestasi keseluruhan bahan R pada dasarnya cukup terkenal.

Jarak kaki dan ketinggian tingkap (perkadaran B dan D) fleksibel untuk tujuan individu tanpa alat baru. Ini memungkinkan bagi pembangun untuk menyesuaikan spesifikasi teras yang telah dimuktamadkan agar sesuai dengan ketinggian tumpukan konduktor pelari, tanpa ruang yang habis.

Klip dan slot klip ditawarkan dalam banyak keadaan, yang mungkin berkesan secara khusus untuk membuat prototaip. Inti I juga dicadangkan standard, yang membolehkan lebih banyak penyesuaian dalam susun atur.

Corak planar E-I sangat berguna untuk membolehkan pencampuran wajah yang berkesan dalam pengeluaran pukal yang tinggi, serta untuk mewujudkan teras induktor yang celah di mana penarikan pinggiran perlu dipertimbangkan secara menyeluruh kerana struktur planar.

7) EC, ETD, EER DAN ER CORES

Jenis corak ini adalah gabungan antara inti E dan inti periuk. Seperti inti E, mereka memberikan jurang yang besar di kedua-dua belah pihak. Ini membolehkan ruang yang memuaskan untuk wayar bersaiz lebih besar yang diperlukan untuk bekalan kuasa mod suis voltan keluaran berkurang.

Selain itu ia menjamin peredaran udara yang mengekalkan pembinaan lebih sejuk.

Bahagian tengah berbentuk bulat, sangat serupa dengan inti periuk. Salah satu aspek positif dari tiang tengah bulat ialah penggulungan mempunyai jangka waktu yang lebih kecil di sekelilingnya (11% lebih cepat) berbanding dengan wayar di sekitar tiang pusat jenis persegi dengan luas penampang yang sama.

Ini mengurangkan kerugian belitan sebanyak 11% dan juga memungkinkan inti mengatasi kemampuan output yang lebih baik. Tiang tengah bulat juga meminimumkan lipatan berduri pada tembaga yang berlaku dengan penggulungan pada tiang tengah jenis persegi.

8) TOROID

Toroid menjimatkan kos untuk menghasilkan, ini adalah yang paling mahal daripada reka bentuk teras yang paling relevan. Oleh kerana tidak ada tong sampah yang diperlukan, aksesori dan caj penyediaan diabaikan.

Penggulungan selesai pada peralatan penggulungan toroidal. Atribut perisai cukup baik.

Gambaran keseluruhan

Geometri ferit memberi anda banyak pilihan dalam saiz dan gaya. Semasa memilih inti untuk penggunaan bekalan kuasa, spesifikasi yang ditunjukkan dalam Jadual 1 harus dinilai.

PEMILIHAN UKURAN TERAS TRANSFORMER

Keupayaan pemprosesan kuasa pada teras pengubah biasanya bergantung pada produk WaAc, di mana Wa adalah ruang tingkap teras yang ditawarkan, dan Ac adalah ruang keratan rentas teras yang berguna.

Walaupun persamaan di atas membolehkan WaAc diubah bergantung pada geometri teras tertentu, teknik Pressman memanfaatkan topologi sebagai faktor asas dan membolehkan pembuatnya menentukan kepadatan arus.

MAKLUMAT AM

Transformer yang sempurna hanyalah satu yang menjanjikan penurunan teras minimum sambil menuntut jumlah ruang yang paling sedikit.

Kerugian teras dalam teras tertentu secara khusus dipengaruhi oleh kepadatan fluks bersama dengan frekuensi. Kekerapan adalah faktor penting mengenai pengubah. Undang-undang Faraday menunjukkan bahawa ketika frekuensi meningkat, ketumpatan fluks akan berkurang.

Perdagangan kehilangan teras mengurangkan lebih banyak sekiranya ketumpatan fluks turun berbanding ketika frekuensi meningkat. Sebagai gambaran, apabila transformer dioperasikan pada 250 kHz dan 2 kG pada bahan R pada 100 ° C, kegagalan inti mungkin sekitar 400 mW / cm3.

Sekiranya kekerapan dibuat dua kali dan kebanyakan batasan lain tidak terpuruk, sebagai hasil undang-undang Faraday, ketumpatan fluks berkemungkinan berubah menjadi 1kG dan penarikan teras yang dihasilkan adalah kira-kira 300mW / cm3.

Transformer kuasa ferit standard adalah pengurangan kehilangan teras antara 50- 200mW / cm3. Model planar dapat dioperasikan dengan lebih tegas, hingga 600 mW / cm3, kerana pelesapan daya yang lebih menguntungkan dan lebih sedikit tembaga pada belitan.

Kategori LITAR

Sebilangan maklum balas asas mengenai beberapa litar adalah: Litar tarik-tolak berkesan kerana peranti ini menyebabkan penggunaan teras pengubah dua arah, menghadirkan output dengan riak berkurang. Walaupun begitu, litar lebih canggih, dan ketepuan teras pengubah boleh mengakibatkan kerosakan transistor apabila transistor kuasa membawa sifat pensuisan yang tidak sama.

Litar penyuapan umpan lebih murah, hanya menggunakan satu transistor. Ripple adalah minimum kerana kenyataan bahawa arus keadaan keadaan yang stabil dalam transformer tidak kira sama ada transistor ON atau OFF. Litar flyback mudah dan berpatutan. Di samping itu, masalah EMI jauh lebih sedikit. Walaupun begitu, transformer lebih besar dan riak lebih ketara.

LITAR PUSH-PULL

Litar tolakan tarik konvensional ditunjukkan dalam Rajah 2A. Voltan umpan adalah output dari rangkaian IC, atau jam, yang mengayunkan transistor secara bergantian ON dan OFF. Gelombang persegi frekuensi tinggi pada output transistor akhirnya diperhalusi, menghasilkan dc.

TERAS DALAM LITAR PUSH-PULL

Untuk transformer ferit, pada 20 kHz, biasanya merupakan proses yang terkenal untuk menggunakan persamaan (4) dengan tahap ketumpatan fluks (B) ± 2 kG maks.

Ini dapat digambarkan oleh bahagian berwarna pada Gelung Histeresis pada Rajah 2B. Ijazah B ini dipilih terutamanya kerana aspek menyekat memilih teras dengan frekuensi ini adalah kehilangan teras.

Pada 20 kHz, jika transformer sesuai untuk ketumpatan fluks di sekitar tepu (seperti yang dilakukan untuk susunan frekuensi yang lebih kecil), inti akan memperoleh lonjakan suhu yang tidak terkawal.

Atas sebab itu, ketumpatan fluks operasi yang lebih kecil sebanyak 2 kG dalam kebanyakan kes akan membatasi kerugian teras, seterusnya membantu peningkatan suhu yang berpatutan pada inti.

Di atas 20 kHz, kerugian teras maksimum. Untuk melaksanakan SPS pada frekuensi yang dinaikkan, penting untuk melaksanakan kadar fluks teras kurang dari ± 2 kg. Rajah 3 menunjukkan penurunan tahap fluks bagi bahan ferit MAGNETICS 'P' yang penting untuk menyumbang kerugian teras 100mW / cm3 berterusan pada banyak frekuensi, dengan lonjakan suhu optimum 25 ° C.

Dalam litar penyuapan umpan yang ditunjukkan dalam Gambar 4A, pengubah dijalankan pada kuadran pertama Gelung Histeresis. (Gamb. 4B).

Denyut unipolar yang dilaksanakan ke peranti semikonduktor membawa teras transformer dikuasakan dari nilai BRnya berhampiran ketepuan. Oleh kerana denyut nadi dikurangkan menjadi sifar, terasnya kembali ke kadar BRnya.

Untuk dapat mengekalkan kecekapan yang unggul, induktansi utama dikekalkan tinggi untuk membantu mengurangkan arus magnetisasi dan mengurangkan penarikan wayar. Ini menunjukkan bahawa inti perlu mempunyai bukaan aliran udara minimum sifar atau minimum.