คุณเลือกแกนเฟอร์ไรต์ที่เหมาะสมได้อย่างไร?

เชิงนามธรรม:การเลือกแกนเฟอร์ไรต์ที่เหมาะสมเป็นขั้นตอนสำคัญในการออกแบบส่วนประกอบแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้เช่นตัวเหนี่ยวนำและหม้อแปลง คอร์ที่เหมาะสม - ที่ไม่ดีสามารถนำไปสู่การสูญเสียมากเกินไปความอิ่มตัวการหลบหนีความร้อนและในที่สุดความล้มเหลวของระบบ บทความนี้ให้คำแนะนำที่เป็นระบบและเข้มงวดเกี่ยวกับพารามิเตอร์สำคัญและข้อควรพิจารณาในการออกแบบสำหรับการเลือกแกนเฟอร์ไรต์ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันที่กำหนด

1. การทำความเข้าใจคุณสมบัติวัสดุเฟอร์ไรต์

เฟอร์ไรต์เป็นสารประกอบเซรามิกที่ประกอบด้วยเหล็กออกไซด์ผสมกับองค์ประกอบโลหะอื่น ๆ (เช่นแมงกานีสสังกะสี, นิกเกิล) ความเหมาะสมของพวกเขาสำหรับการแปลงพลังงานความถี่สูง - เกิดจากความต้านทานสูงซึ่งช่วยลดการสูญเสียกระแสวน ขั้นตอนแรกในการเลือกคือการทำความเข้าใจเกรดวัสดุโดยทั่วไปจะกำหนดโดยรหัสเช่น "3C90", "PC40" หรือ "N87" รหัสเหล่านี้แสดงถึงองค์ประกอบทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงและลักษณะการทำงานซึ่งแตกต่างกันโดยหลัก:

• การซึมผ่านเริ่มต้น (μI):สิ่งนี้บ่งชี้ถึงความสามารถของวัสดุในการรวมฟลักซ์แม่เหล็ก การซึมผ่านที่สูงขึ้นเป็นที่พึงปรารถนาสำหรับการบรรลุการเหนี่ยวนำที่สูงขึ้นโดยมีการเลี้ยวน้อยลง แต่อาจมาที่ต้นทุนของความหนาแน่นฟลักซ์ความอิ่มตัวที่ต่ำกว่าและการสูญเสียแกนกลางที่สูงขึ้นที่อุณหภูมิสูง
• ความหนาแน่นฟลักซ์อิ่มตัว (BSAT):ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กสูงสุดที่แกนสามารถจัดการได้ก่อนที่จะหยุดเป็นเส้นตรงและสูญเสียคุณสมบัติอุปนัย การดำเนินงานที่เกิน BSAT นำไปสู่การลดลงของการเหนี่ยวนำและการดึงกระแสมากเกินไป BSAT ลดลงตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น
• การสูญเสียหลัก (PV):พลังงานกระจายไปเป็นความร้อนภายในวัสดุหลักโดยทั่วไปจะได้รับใน MW/cm³ การสูญเสียแกนเป็นฟังก์ชั่นของความหนาแน่นฟลักซ์ (B), ความถี่ (F) และอุณหภูมิ (t) ผู้ผลิตให้เส้นโค้งการสูญเสียอย่างละเอียดสำหรับวัสดุของพวกเขา

เคล็ดลับการเลือก:สำหรับการใช้งาน High - แอปพลิเคชันความถี่ SMPS (เช่น 100 kHz - 1 MHz) ต่ำ - วัสดุสูญเสียเช่น PC95, PC44 หรือ 3F45 เป็นที่ต้องการ สำหรับแอปพลิเคชันความถี่ต่ำหรือแอปพลิเคชันตัวกรอง EMI, สูง - วัสดุการซึมผ่านเช่นประเภท MNZN อาจเหมาะสม

2. กระบวนการเลือกแกนหลักอย่างเป็นระบบ

ตัวเลือกนั้นไม่ค่อยมีพื้นฐานมาจากพารามิเตอร์เดียว แต่เป็นกระบวนการวนซ้ำที่สร้างความสมดุลระหว่างข้อ จำกัด ทางไฟฟ้าความร้อนและเชิงกล

ขั้นตอนที่ 1: กำหนดเงื่อนไขการทำงาน
ระบุพารามิเตอร์แอปพลิเคชันหลักอย่างชัดเจน:

• การเหนี่ยวนำ (l)ที่จำเป็น.
• กระแสสูงสุด (ipeak)และRMS ปัจจุบัน (IRMS).
• ความถี่ในการใช้งาน (F).
• อุณหภูมิการทำงานสูงสุด (TMAX).
• ประสิทธิภาพของเป้าหมายและการสูญเสียพลังงานที่อนุญาต

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณผลิตภัณฑ์พื้นที่ (AP) และเลือกขนาดหลัก
ผลิตภัณฑ์พื้นที่ (AP=Core Cross - พื้นที่ส่วน (AE) * พื้นที่หน้าต่าง (WA)) เป็นตัวเลขพื้นฐานของการทำบุญ มันเกี่ยวข้องกับความสามารถของแกนในการจัดการพลังงาน มันสามารถได้มาจากความต้องการพลังงานที่เก็บไว้ของตัวเหนี่ยวนำหรือความสามารถในการจัดการพลังงานของหม้อแปลง

สูตรพื้นฐานสำหรับตัวเหนี่ยวนำคือ:
ap (cm⁴)=[(l * ipeak * irms) / (bmax * kw * kj)]^(1 / x)
ที่ไหน:

• Lเป็นตัวเหนี่ยวนำ (h)
• ipeakเป็นกระแสสูงสุด (a)
• ไม้เลื้อยเป็น RMS ปัจจุบัน (a)
• bmaxคือความหนาแน่นฟลักซ์ที่ออกแบบสูงสุด (T) โดยทั่วไปเลือกเป็น 0.2-0.3 T เพื่อหลีกเลี่ยงความอิ่มตัวและการสูญเสียที่ จำกัด
• กิโลวัตต์เป็นปัจจัยการใช้หน้าต่าง (โดยทั่วไปคือ 0.2-0.4 สำหรับตัวเหนี่ยวนำ)
• KJเป็นค่าสัมประสิทธิ์ความหนาแน่นปัจจุบันหรือไม่
• xเป็นเลขชี้กำลัง (มัก ~ 1.14)

ค่า AP ที่คำนวณได้ช่วยให้คุณสามารถปรึกษาแผ่นข้อมูลผู้ผลิตซึ่งมักจะแสดงรายการ AP สำหรับครอบครัวหลักของพวกเขาเพื่อ จำกัด ขนาดแกนที่มีศักยภาพทางร่างกาย

ขั้นตอนที่ 3: ป้องกันความอิ่มตัวของแกนหลัก
การใช้ CROSS CORE ที่เลือก - พื้นที่ส่วน (AE) ตรวจสอบว่ากระแสสูงสุดจะไม่ขับเคลื่อนแกนไปสู่ความอิ่มตัว ใช้สมการตัวเหนี่ยวนำที่จัดเรียงใหม่:

bmax=(l * ipeak) / (n * ae)