novaĵoj

En nia ideala mondo, sekureco, kvalito kaj rendimento estas plej gravaj. En multaj kazoj, tamen, la kosto de la fina komponanto, inkluzive de la ferito, fariĝis la decida faktoro. Ĉi tiu artikolo celas helpi dezajninĝenierojn trovi alternativajn feritajn materialojn por redukti. kosto.
La dezirataj internaj materialaj propraĵoj kaj kerngeometrio estas determinitaj de ĉiu specifa aplikaĵo. Enecaj propraĵoj, kiuj regas agadon en malaltnivelaj aplikoj, estas permeablo (precipe temperaturo), malaltaj kernaj perdoj kaj bona magneta stabileco laŭlonge de tempo kaj temperaturo. Aplikoj inkluzivas altan Q-on. induktoroj, komunreĝimaj induktoroj, larĝbendaj, kongruaj kaj pulsaj transformiloj, radioantenelementoj kaj aktivaj kaj pasivaj ripetiloj.Por potencaj aplikoj, alta fluodenseco kaj malaltaj perdoj ĉe operacia frekvenco kaj temperaturo estas dezirindaj trajtoj.Aplikoj inkluzivas ŝaltil-reĝimajn elektroprovizojn por elektra aŭtomobila baterioŝargado, magnetaj amplifiloj, DC-DC-transformiloj, potencaj filtriloj, ŝaltiloj kaj transformiloj.
La interna posedaĵo kiu havas la plej grandan efikon al mola ferrita agado en subpremaplikoj estas la kompleksa permeablo [1], kiu estas proporcia al la impedanco de la kerno. Estas tri manieroj uzi ferriton kiel subpremanto de nedezirataj signaloj (kondukitaj aŭ radiataj). ).La unua, kaj malplej ofta, estas kiel praktika ŝildo, kie ferritoj estas uzataj por izoli konduktilojn, komponantojn aŭ cirkvitojn de la radia devaga elektromagneta kampo medio.En la dua apliko, ferritoj estas uzataj kun kapacivaj elementoj por krei malaltan pasejon. filtrilo, t.e. induktanco - kapacita ĉe malaltaj frekvencoj kaj disipado ĉe altaj frekvencoj. La tria kaj plej ofta uzo estas kiam feritaj kernoj estas uzataj sole por komponaj kondukoj aŭ tabulnivelaj cirkvitoj. En ĉi tiu aplikaĵo, la ferita kerno malhelpas ajnajn parazitajn osciladojn kaj/ aŭ mildigas nedeziratan signal-kaptilon aŭ transdonon, kiu povas disvastiĝi laŭ komponentkondukoj aŭ interkonektiĝoj, spuroj aŭ kabloj. En la dua kaj tria aplikoj, feritaj kernoj subpremas kondukitan EMI per forigo aŭ multe reduktante altfrekvencfluojn desegnitajn de EMI-fontoj. La enkonduko de ferito provizas sufiĉe alta frekvenca impedanco por subpremi altfrekvencajn fluojn. En teorio, ideala ferito disponigus altan impedancon ĉe EMI-frekvencoj kaj nul impedancon ĉe ĉiuj aliaj frekvencoj. En efiko, feritaj subpremaj kernoj disponigas frekvenc-dependan impedancon. Ĉe frekvencoj sub 1 MHz, la maksimuma impedanco povas esti akirita inter 10 MHz kaj 500 MHz depende de la ferritmaterialo.
Ĉar ĝi kongruas kun la principoj de elektrotekniko, kie AC-tensio kaj kurento estas reprezentitaj per kompleksaj parametroj, la permeablo de materialo povas esti esprimita kiel kompleksa parametro konsistanta el realaj kaj imagaj partoj. Ĉi tio estas pruvita ĉe altaj frekvencoj, kie la permeablo disiĝas en du komponantojn.La reala parto (μ') reprezentas la reaktivan parton, kiu estas en fazo kun la alterna magneta kampo [2], dum la imaga parto (μ”) reprezentas la perdojn, kiuj estas malfazaj kun la alterna magneta kampo. Tiuj povas esti esprimitaj kiel seriokomponentoj (μs'μs") aŭ en paralela komponento (µp'µp"). La grafikaĵoj en figuroj 1, 2 kaj 3 montras la seriokomponentojn de la kompleksa komenca permeablo kiel funkcio de frekvenco por tri feritaj materialoj. Materiala tipo 73 estas mangan-zinka ferito, la komenca magneta La kondukteco estas 2500. Materiala tipo 43 estas nikelzinka ferito kun komenca permeablo de 850. Materiala tipo 61 estas nikela zinka ferito kun komenca permeablo de 125.
Koncentrante sur la seriokomponento de la Tipo 61-materialo en Figuro 3, ni vidas ke la reala parto de la permeablo, μs', restas konstanta kun kreskanta frekvenco ĝis kritika frekvenco estas atingita, kaj tiam malpliiĝas rapide. La perdo aŭ μs" altiĝas. kaj tiam pintoj kiam μs' falas. Tiu malkresko en μs' ŝuldiĝas al la komenco de fermagneta resonanco. [3] Oni devas rimarki, ke ju pli alta la permeablo, des pli Ju pli malalta la frekvenco. Tiu inversa rilato unue estis observita fare de Snoek kaj donis la sekvan formulon:
kie: ƒres = μs” frekvenco maksimume γ = giromagneta rilatumo = 0,22 x 106 A-1 m μi = komenca permeablo Msat = 250-350 Am-1
Ĉar feritaj kernoj uzataj en malalta signalnivelo kaj potencaj aplikoj fokusiĝas al magnetaj parametroj sub ĉi tiu frekvenco, feritproduktantoj malofte publikigas permeablon kaj/aŭ perdan datumojn ĉe pli altaj frekvencoj. Tamen, pli altaj frekvencaj datumoj estas esencaj kiam oni specifas feritajn kernojn por EMI-subpremado.
La karakterizaĵo, kiun plej multaj feritaj fabrikistoj specifas por komponentoj uzataj por EMI-subpremado, estas impedanco. Impedance estas facile mezurita sur komerce havebla analizilo kun rekta cifereca legado. Bedaŭrinde, impedanco estas kutime precizigita je specifa frekvenco kaj estas skalaro reprezentanta la grandecon de la komplekso. impedanca vektoro.Dum ĉi tiu informo estas valora, ĝi ofte estas nesufiĉa, precipe dum modelado de la cirkvito-agado de feritoj.Por atingi tion, la impedanca valoro kaj faza angulo de la komponanto, aŭ la kompleksa permeablo de la specifa materialo, devas esti haveblaj.
Sed eĉ antaŭ ol komenci modeligi la agadon de feritaj komponantoj en cirkvito, dizajnistoj devus scii la jenon:
kie μ'= reala parto de kompleksa permeablo μ”= imaga parto de kompleksa permeablo j = imaga vektoro de unuo Lo= aera kernindukto
La impedanco de la ferkerno ankaŭ estas konsiderita kiel la seriokombinaĵo de la indukta reaktanco (XL) kaj la perdrezisto (Rs), kiuj ambaŭ estas frekvencdependaj. Senperda kerno havos impedancon donitan per la reaktanco:
kie: Rs = tuta seriorezisto = Rm + Re Rm = ekvivalenta seriorezisto pro magnetaj perdoj Re = ekvivalenta seriorezisto por kupraj perdoj
Ĉe malaltaj frekvencoj, la impedanco de la komponanto estas ĉefe indukta.Kiel la ofteco pliiĝas, la indukto malpliiĝas dum la perdoj pliiĝas kaj la totala impedanco pliiĝas.Figuro 4 estas tipa intrigo de XL, Rs kaj Z kontraŭ frekvenco por niaj mezaj permeablomaterialoj. .
Tiam la indukta reaktanco estas proporcia al la reala parto de la kompleksa permeablo, per Lo, la aerkerna induktanco:
La perdrezisto ankaŭ estas proporcia al la imaga parto de la kompleksa permeablo de la sama konstanto:
En Ekvacio 9, la kernmaterialo estas donita per µs' kaj µs”, kaj la kerngeometrio estas donita per Lo. Sekve, post konado de la kompleksa permeablo de malsamaj feritoj, oni povas fari komparo por akiri la plej taŭgan materialon ĉe la dezirata. frekvenco aŭ frekvenca gamo. Post elekto de la plej bona materialo, estas tempo elekti la plej bonajn grandgrandajn komponantojn. La vektora reprezentado de kompleksa permeablo kaj impedanco estas montrita en Figuro 5.
Komparo de kernformoj kaj kernmaterialoj por impedanca optimumigo estas simpla se la fabrikanto disponigas grafikon de kompleksa permeablo kontraŭ frekvenco por feritaj materialoj rekomenditaj por subpremaj aplikoj. Bedaŭrinde, ĉi tiu informo malofte haveblas.Tamen, plej multaj fabrikantoj disponigas komencan permeablon kaj perdon kontraŭ ofteco. kurboj.El ĉi tiuj datumoj komparo de materialoj uzataj por optimumigi kernan impedancon povas esti derivita.
Aludante al figuro 6, la komenca permeablo kaj disipadfaktoro [4] de Fair-Rite 73 materialo kontraŭ frekvenco, supozante ke la dezajnisto volas garantii maksimuman impedancon inter 100 kaj 900 kHz.73 materialoj estis elektitaj.Por modeligaj celoj, la dezajnisto ankaŭ bezonas kompreni la reaktivajn kaj rezistemajn partojn de la impedancvektoro je 100 kHz (105 Hz) kaj 900 kHz. Ĉi tiu informo povas esti derivita de la sekva diagramo:
Je 100kHz μs ' = μi = 2500 kaj (Tan δ / μi) = 7 x 10-6 ĉar Tan δ = μs ”/ μs' tiam μs” = (Tan δ / μi) x (μi) 2 = 43,8
Oni devas rimarki, ke, kiel atendite, la μ” aldonas tre malmulte al la totala permeablovektoro ĉe ĉi tiu malalta frekvenco. La impedanco de la kerno estas plejparte indukta.
Dizajnistoj scias, ke la kerno devas akcepti #22-draton kaj kongrui en spacon de 10 mm x 5 mm. La interna diametro estos specifita kiel 0,8 mm. Por solvi la laŭtaksan impedancon kaj ĝiajn komponantojn, unue elektu bidon kun ekstera diametro de 10 mm kaj alteco de 5 mm:
Z= ωLo (2500.38) = (6.28 x 105) x .0461 x log10 (5/.8) x 10 x (2500.38) x 10-8= 5.76 ohmoj ĉe 100 kHz
En ĉi tiu kazo, kiel en la plej multaj kazoj, maksimuma impedanco estas atingita uzante pli malgrandan OD kun pli longa longo. Se la ID estas pli granda, ekz. 4mm, kaj inverse.
La sama aliro povas esti uzata se intrigoj de impedanco po unuo Lo kaj fazoangulo kontraŭ frekvenco estas provizitaj. Figuroj 9, 10 kaj 11 reprezentas tiajn kurbojn por la samaj tri materialoj ĉi tie uzataj.
Dizajnistoj volas garantii maksimuman impedancon super la 25 MHz ĝis 100 MHz-frekvenca gamo.La disponebla tabulo estas denove 10mm x 5mm kaj la kerno devas akcepti #22 awg-draton.Referante al Figuro 7 por la unuoimpedanco Lo de la tri feritaj materialoj, aŭ Figuro 8 por la kompleksa permeablo de la samaj tri materialoj, elektu la 850 μi-materialon.[5] Uzante la grafeon en Figuro 9, la Z/Lo de la meza permeabla materialo estas 350 x 108 omo/H je 25 MHz. Solvu por la laŭtaksa impedanco:
La antaŭa diskuto supozas, ke la elekta kerno estas cilindra.Se oni uzas feritajn kernojn por plataj rubandkabloj, faskitaj kabloj aŭ truitaj platoj, la kalkulo de Lo fariĝas pli malfacila, kaj sufiĉe precizaj kernaj vojlongo kaj efikaj areaj ciferoj devas esti akiritaj. por kalkuli la aerkernan induktancon. Ĉi tio povas esti farita matematike tranĉante la kernon kaj aldonante la kalkulitan vojon longon kaj magnetan areon por ĉiu tranĉaĵo.En ĉiuj kazoj, tamen, la pliiĝo aŭ malkresko en impedanco estos proporcia al la pliiĝo aŭ malkresko en la alteco/longo de la ferrita kerno.[6]
Kiel menciite, plej multaj fabrikantoj specifas kernojn por EMI-aplikoj laŭ impedanco, sed la fina uzanto kutime bezonas scii la malfortiĝon. La rilato kiu ekzistas inter ĉi tiuj du parametroj estas:
Ĉi tiu rilato dependas de la impedanco de la fonto generanta la bruon kaj la impedanco de la ŝarĝo ricevanta la bruon. Ĉi tiuj valoroj estas kutime kompleksaj nombroj, kies gamo povas esti senfina, kaj ne estas facile haveblaj al la dezajnisto. Elektante valoron de 1 omo por la ŝarĝo- kaj fontimpedancoj, kiuj povas okazi kiam la fonto estas ŝaltilreĝima elektroprovizo kaj ŝarĝas multajn malaltajn impedanccirkvitojn, simpligas la ekvaciojn kaj permesas komparon de la malfortiĝo de feritkernoj.
La grafeo en Figuro 12 estas aro de kurboj montrantaj la rilaton inter ŝildperla impedanco kaj malfortiĝo por multaj komunaj valoroj de ŝarĝo plus generatora impedanco.
Figuro 13 estas ekvivalenta cirkvito de interferfonto kun interna rezisto de Zs. La interfersignalo estas generita de la serio impedanco Zsc de la subprema kerno kaj la ŝarĝa impedanco ZL.
Figuroj 14 kaj 15 estas grafikaĵoj de impedanco kontraŭ temperaturo por la samaj tri feritaj materialoj. La plej stabila el ĉi tiuj materialoj estas la 61 materialo kun 8% redukto de impedanco ĉe 100º C kaj 100 MHz. Kontraste, la 43 materialo montris 25. % falo de impedanco je la sama frekvenco kaj temperaturo. Ĉi tiuj kurboj, se provizitaj, povas esti uzataj por ĝustigi la specifitan ĉambran temperaturon impedancon se malfortiĝo ĉe altaj temperaturoj estas postulata.
Kiel ĉe temperaturo, DC kaj 50 aŭ 60 Hz-provizofluoj ankaŭ influas la samajn enecajn feritajn ecojn, kiuj siavice rezultigas pli malaltan kernan impedancon.Figuroj 16, 17 kaj 18 estas tipaj kurboj ilustrantaj la efikon de biaso sur la impedanco de ferita materialo. .Ĉi tiu kurbo priskribas la impedancan degeneron kiel funkcion de kampa forto por aparta materialo kiel funkcion de frekvenco. Oni devas rimarki, ke la efiko de la biaso malpliiĝas kiam la frekvenco pliiĝas.
Ĉar ĉi tiuj datumoj estis kompilitaj, Fair-Rite Products enkondukis du novajn materialojn.Nia 44 estas nikel-zinka mezpermeabla materialo kaj nia 31 estas mangan-zinka alta permeabla materialo.
Figuro 19 estas grafiko de impedanco kontraŭ frekvenco por bidoj de la sama grandeco en 31, 73, 44 kaj 43 materialoj. La 44-materialo estas plibonigita 43-materialo kun pli alta DC-rezistiveco, 109 ohm cm, pli bonaj termoŝoko propraĵoj, temperaturstabileco kaj pli alta Curie-temperaturo (Tc).La 44-materialo havas iomete pli altan impedancon kontraŭ frekvencaj trajtoj kompare kun nia 43-materialo.La senmova materialo 31 elmontras pli altan impedancon ol aŭ 43 aŭ 44 sur la tuta mezura frekvenca gamo.La 31 estas desegnita por mildigi la dimensia resonanca problemo kiu influas la malaltfrekvencan subpremadon de pli grandaj mangan-zinkaj kernoj kaj estis sukcese aplikita al kablokonektilaj subpremaj kernoj kaj grandaj toroidaj kernoj.Figuro 20 estas intrigo de impedanco kontraŭ frekvenco por 43, 31, kaj 73 materialoj por Foiro. -Rite-kernoj kun 0.562″ OD, 0.250 ID kaj 1.125 HT. Komparante Figuro 19 kaj Figuro 20, oni devas rimarki, ke por Por pli malgrandaj kernoj, por frekvencoj ĝis 25 MHz, 73 materialo estas la plej bona subprema materialo. Tamen, ĉar la kerna sekco pliiĝas, la maksimuma frekvenco malpliiĝas. Kiel montrite en la datumoj en Figuro 20, 73 estas la plej bona La plej alta frekvenco estas 8 MHz. Estas ankaŭ notinde, ke la 31-materialo funkcias bone en la frekvenca gamo de 8 MHz ĝis 300 MHz. Tamen, kiel mangana zinka ferrito, la 31 materialo havas multe pli malaltan volumenan resistivecon de 102 ohmoj -cm, kaj pli da impedanco ŝanĝiĝas kun ekstremaj temperaturŝanĝoj.
Glosaro Aera Kerna Indukto – Lo (H) La indukto kiu estus mezurita se la kerno havus unuforman permeablon kaj la fludistribuo restus konstanta.Ĝenerala formulo Lo= 4π N2 10-9 (H) C1 Ringo Lo = .0461 N2 log10 (OD) /ID) Ht 10-8 (H) Dimensioj estas en mm
Malfortiĝo - A (dB) La redukto en signala amplitudo en transdono de unu punkto al alia. Ĝi estas skalara rilatumo de eniga amplitudo al eligo-amplitudo, en decibeloj.
Kerna Konstanto - C1 (cm-1) La sumo de la magnetaj padlongoj de ĉiu sekcio de la magneta cirkvito dividita per la ekvivalenta magneta regiono de la sama sekcio.
Kerna Konstanto - C2 (cm-3) La sumo de la magnetaj cirkvitolongoj de ĉiu sekcio de la magneta cirkvito dividita per la kvadrato de la ekvivalenta magneta domajno de la sama sekcio.
La efikaj dimensioj de la magneta padareo Ae (cm2), la padolongo le (cm) kaj la volumeno Ve (cm3) Por antaŭfiksita kerngeometrio, estas supozite ke la magneta padolongo, sekca areo, kaj volumeno de la toroida kerno havas la samajn materialajn ecojn kiel La materialo devus havi magnetajn ecojn ekvivalentajn al la donita kerno.
Kampoforto – H (Oersted) Parametro karakterizanta la grandecon de la kampa forto.H = .4 π NI/le (Oersted)
Flux Density - B (Gausian) La ekvivalenta parametro de la induktita kampo en la regiono normala al la flupado.
Impedanco – Z (ohmo) La impedanco de ferito povas esti esprimita laŭ ĝia kompleksa permeablo.Z = jωLs + Rs = jωLo(μs'- jμs”) (ohm)
Perdtanĝanto - ​​tan δ La perdtanĝanto de ferito estas egala al la reciproko de la cirkvito Q.
Loss Factor - sunbruno δ/μi Fazoforigo inter fundamentaj komponentoj de magneta fluodenseco kaj kampa forto kun komenca permeablo.
Magneta permeablo - μ La magneta permeablo derivita de la rilatumo de la magneta fluodenseco kaj la aplikata alterna kampa forto estas...
Amplekspermeablo, μa - kiam la precizigita valoro de fluodenseco estas pli granda ol la valoro uzita por komenca permeablo.
Efika Permeablo, μe - Kiam la magneta itinero estas konstruita kun unu aŭ pluraj aerinterspacoj, la permeablo estas la permeablo de hipoteza homogena materialo kiu disponigus la saman malemon.
In Compliance estas la ĉefa fonto de novaĵoj, informoj, edukado kaj inspiro por profesiuloj pri elektra kaj elektronika inĝenierado.
Aerospace Automotive Communications Consumer Electronics Education Energio kaj Potenco Industrio Informa Teknologio Medicina Milita kaj Defendo