מדריך לבחירת חומרי ליבה פריט עבור SMPS

בפוסט זה אנו לומדים כיצד לבחור חומר ליבה פריט עם המפרט הנכון להבטחת תאימות נכונה עם תכנון מעגל SMPS נתון.

מדוע ליבת פריט

פריט הוא חומר ליבה נפלא עבור שנאים ממירים ומשרנים בספקטרום התדרים 20 קילו-הרץ עד 3 מגה-הרץ, בשל היתרונות של הוצאות ליבה מופחתות והפסדי ליבה מינימליים.

פריט הוא חומר יעיל עבור ספקי כוח מהפך בתדרים גבוהים (20 קילו-הרץ עד 3 מגה-הרץ).

יש להשתמש בפריטים בגישה הרוויה להפעלת צריכת חשמל נמוכה ותפקוד נמוך (<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.

דגם השנאי 2 מספק יעילות יוצאת דופן של תדרים נפלאים ותקלות מיתוג מינימליות.

ליבות פריט משמשות בדרך כלל בגרסאות שנאי זבוב , המספקים עלות ליבה מינימלית, הוצאות מעגל מופחתות ויעילות מתח עליונה. ליבות אבקה (MPP, High Flux, Kool Mμ®) מייצרות רוויה רכה יותר, Bmax גדול יותר ויציבות טמפרטורה מועילה יותר ולעיתים היא האופציה המועדפת במספר שימושים או משרנים.

ספקי כוח בתדירות גבוהה, ממירים וממירים, מציעים מחיר זול יותר ומשקל ומבנה מופחתים בהשוואה לאפשרויות הספק מסורתיות של 60 הרץ ו -400 הרץ.

כמה ליבות בקטע ספציפי זה הן עיצובים אופייניים הנפוצים במקצוע.

חומרי ליבה

חומרי F, P ו- R, המקלים על חסרונות הליבה המינימליים וצפיפות שטף הרוויה המרבית, מומלצים לפונקציונליות גבוהה / טמפרטורה גבוהה. גירעונות ליבת חומר P יורדים עם הטמפרטורה עד 70 מעלות צלזיוס הפסדי החומר יורדים עד 100 מעלות צלזיוס.

חומרי J ו- W מספקים לך עכבה מעולה עבור שנאים רחבים, מה שהופך אותם למומלצים גם עבור שנאי הספק ברמה נמוכה.

גיאומטריות ליבות

1) צבעי CAN

ליבות סיר, מיוצרות בכדי להקיף את סליל הפצע. זה מאפשר שמירה על הסליל מפני קליטת EMI מחלופות חיצוניות.

פרופורציות ליבת הסיר כמעט כולן עונות על מפרט חברת החשמל כדי להבטיח כי קיימת החלפה בין חברות. גם סלילי המעגל הפשוטים וגם
בשוק, כמו גם חומרת הרכבה והרכבה.

בשל פריסתו, ליבת הסיר היא בדרך כלל ליבה במחיר גבוה יותר בהשוואה לפורמטים שונים בגודל אנלוגי. ליבות סיר למטרות כוח משמעותיות אינן נגישות בקלות.

2) ליבות כפולות ו- RM

ליבות מרכזיות מוצקות בצד לוחות דומות לליבות סיר, אך עם זאת יש קטע שממזער את שני חלקי החצאית. כניסות משמעותיות מאפשרות הצבת חוטים גדולים יותר ותורמת לסילוק החום מההתקנה.

צבעי RM דומים ליבות סיר, אולם הם מיועדים לצמצם את שטח ה- PCB, ומספקים לפחות מינימום של 40% בשטח ההתקנה.

ניתן להשיג מעגלים מודפסים או סלילים רגילים. מלחציים יחידה אחת פשוטים מאפשרים בנייה ללא טרחה. מתאר נמוך יותר בר השגה.

היצירה האמצעית החסונה מספקת פחות אובדן ליבה אשר בתורו מבטל את הצטברות החום.

3) EP CORES

ליבות EP הן עיצובים מעוקבים במרכז-פוסט המקיפים את הסליל ביסודיות, למעט מסופי הלוח המודפס. המראה הספציפי מבטל את ההשפעה של נקיקי זרימת אוויר המוצבים בקירות הזדווגים במסלול המגנטי ומעניק לך יחס נפח משמעותי יותר לשטח המוחלט בו משתמשים. הגנה מפני RFs היא די נהדרת.

4) צבעי PQ

ליבות PQ מיועדות באופן ייחודי לספקי כוח במצב מיתוג. הפריסה מאפשרת יחס מקסימלי של תפזורת לאזור מפותל ושטח פנים.

לכן, הן השראות אופטימליות והן משטח מפותל ניתנים להשגה עם ממד הליבה המינימלי המוחלט.

הליבות כתוצאה מכך מעניקות תפוקת כוח מיטבית עם המסה והממד השנאי הכי פחות מורכב, יחד עם תפוסת שטח מינימלי חשוף על המעגל המודפס.

ההתקנה באמצעות סלילי מעגלים מודפסים ומהדקים של מעט סיביות היא קלה. מודל חסכוני זה מבטיח חתך רוחב הומוגני הרבה יותר, ולכן ליבות עובדות לעתים קרובות עם כמות קטנה יותר של עמדות חמות בהשוואה לפריסות שונות.

5) וצבעים

ליבות E זולות יותר מאשר ליבות סיר, בעוד שיש להן היבטים של סליל ישר סליל ומכלול לא פשוט. סלילה של כנופיות ניתנת להשגה עבור הסלילים המופעלים באמצעות ליבות אלה.

ליבות E לעולם לא כולן מציגות מיגון עצמי. פריסות גודל למינציה E מיועדות לאירוח סלילים נגישים מסחרית בזמנים קודמים שנועדו להתאים להחתמות הרצועה של מדידות למינציה נהוגות.

מדד ו מידות DIN ניתן למצוא גם. ליבות E מוטבעות בדרך כלל בעקביות שונות, ומספקות מגוון אזורי חתך רוחב. סלילים לאזורי חתך שונים אלה נוטים להיות נגישים מסחרית.

ליבות E מותקנות בדרך כלל בכיוונים ייחודיים, במקרה המועדף, מעניקים פרופיל נמוך.
ניתן למצוא סלילי מעגלים מודפסים לתיקון פרופיל נמוך.

ליבות אלקטרוניות הן עיצובים ידועים בשל מחירם הזול יותר, נוחות ההרכבה והסלילה והשכיחות המאורגנת של מגוון חומרה.

6) מישור וצבעים

ניתן למצוא ליבות E מישוריות כמעט בכל המדידות המקובלות של חברת החשמל, יחד עם כמה יכולות משלימות.

חומר מגנטי R מותאם ללא דופי לצורות מישוריות עקב הפסדי ליבת AC מופחתים והפסדים מינימליים ב 100 מעלות צלזיוס.

פריסות מישוריות ברוב המקרים הן בעלות מספר סיבובים נמוך ופיזור תרמי נעים לעומת שנאי פריט סטנדרטיים, ומסיבה זו העיצובים האידיאליים לחלל וליעילות מובילים לצפיפות שטף מוגברת. באותן וריאציות, היתרון הביצועי הכללי של חומר R הוא בעיקר בולט למדי.

טווח הרגליים וגובה החלון (פרופורציות B ו- D) גמישים למטרות אישיות ללא כלים חדשים. זה מאפשר למפתח לכוונן את מפרט הליבה הסופי כך שיתאים במדויק לגובה ערימת המוליך המישורי, ללא שטח מושקע.

קליפים וחריצי קליפ מוצעים במספר מקרים, שיכולים להיות יעילים במיוחד לאבות טיפוס. יתר על כן, אני-ליבות מוצעות כסטנדרט, המאפשר עוד יותר התאמה בפריסה.

דפוסים מישוריים של E-I מועילים על מנת לאפשר מיזוג פנים יעיל בייצור בתפזורת גבוהה, כמו גם ליצירת ליבות משרן חלולות לפיהן יש לבחון היטב את משיכות השוליים בשל המבנה המישורי.

7) ליבות EC, ETD, EER ו- ER

סוגים אלה של דפוסים הם שילוב בין ליבות E לליבות סיר. כמו ליבות E, הם מספקים פער עצום משני הצדדים. זה מאפשר מקום מספק לחוטים בגודל גדול יותר הדרושים לספקי כוח מופעלים במצב מתח.

מלבד זאת הוא מבטיח זרימת אוויר אשר שומרת על הבנייה קרה יותר.

החלק האמצעי מעגלי, דומה מאוד לזה של ליבת הסיר. אחד ההיבטים החיוביים של העמוד המרכזי המעגלי הוא שהסלילה נושאת תקופת מהלך קטנה יותר (11% מהר יותר) בהשוואה לתיל סביב עמוד מרכזי מסוג מרובע עם שטח חתך זהה לחלוטין.

זה מקטין את הפסדי הפיתולים ב -11% ומאפשר גם לליבה להתמודד עם יכולת תפוקה משופרת. העמוד המרכזי העגול ממזער בנוסף את הקיפול המחודד בנחושת שמתרחש עם סלילה על עמוד מרכזי מסוג מרובע.

8) טורואידים

Toroids הם חסכוניים לייצור כתוצאה מכך, אלה הם הזולים ביותר של עיצובים הליבה הרלוונטיים ביותר. מכיוון שאף סליל אינו נחוץ, חיובי אביזרים והגדרה הם זניחים.

הליפוף הושלם על ציוד סלילה טורואידלי. תכונת מיגון היא די קולית.

סקירה כללית

גאומטריות פריט מספקות לכם מבחר עצום בגדלים ובסגנונות. בעת בחירת ליבה לשימושים באספקת החשמל, יש להעריך את המפרט המוצג בטבלה 1.

בחירת גודל ליבת טרנספורמטור

יכולת עיבוד ההספק על ליבת שנאי תלויה בדרך כלל במוצר ה- WaAc שלו, בו Wa הוא שטח חלון הליבה המוצע, ו- Ac הוא שטח חתך הליבה השימושי.

בעוד שהמשוואה לעיל מאפשרת לשנות את ה- WaAc בהתאם לגיאומטריית הליבה המסוימת, הטכניקה של פרסמן מנצלת את הטופולוגיה כגורם הבסיסי ומאפשרת ליצרן לייעד את צפיפות הזרם.

מידע כללי

שנאי מושלם הוא אך אחד שמבטיח ירידה מינימלית בליבה תוך דרישה לנפח החדר הכי פחות.

אובדן הליבה בגרעין מסוים מושפע במיוחד משטף השטף יחד עם התדירות. תדר הוא הגורם המכריע לגבי שנאי. חוק פאראדיי מצביע על כך שככל שהתדר מואץ, צפיפות השטף פוחתת בהתאמה.

עסקאות של אובדן ליבה מפחיתות הרבה יותר במקרה שצפיפות השטף יורדת בהשוואה לתדירות הגדלה. לשם המחשה, כאשר שנאי מופעל ב -250 קילוהרץ ו -2 קג'מ על חומר R ב -100 מעלות צלזיוס, כשלים הליבה ככל הנראה יהיו בסביבות 400 mW / cm3.

אם התדירות נעשתה פעמיים ורוב המגבלות האחרות לא נפגעו, כתוצאה מחוק פאראדיי, צפיפות השטף תסתבר כ- 1 קג 'ותוספות הליבה שהתקבלו יהיו בערך 300mW / cm3.

שנאי כוח פריט סטנדרטיים מוגבלים לאיבוד ליבה הנעים בין 50 - 200mW / cm3. ניתן היה להפעיל מודלים מישוריים בצורה הרבה יותר אסרטיבית, עד 600 mW / cm3, בגלל פיזור כוח יתרון יותר ופחות נחושת בפיתולים באופן משמעותי.

קטגוריות מעגל

מספר משוב בסיסי על מספר המעגלים הם: מעגל הדחיפה-משיכה יעיל מכיוון שהמכשיר גורם לשימוש דו-כיווני בליבת שנאי, ומציג פלט עם אדווה מופחתת. למרות זאת, המעגלים מתוחכמים במיוחד, ורוויית ליבת השנאי עלולה לגרום להתמוטטות טרנזיסטורים כאשר טרנזיסטורי כוח נושאים מאפייני מיתוג לא שווים.

מעגלי הזנה קדימה זולים יותר בעלות טרנזיסטור אחד בלבד. אדווה היא מינימלית בגלל העובדה שככל הנראה זרמי מצב יציבים זורמים בשנאי לא משנה אם הטרנזיסטור פועל או כבוי. מעגל ה- flyback הוא פשוט ומשתלם. בנוסף, נושאי EMI הם פחותים בהרבה. למרות זאת, השנאי גדול יותר ואדווה משמעותית יותר.

מעגל דחיפה

מעגל דחיפה-משיכה קונבנציונאלי מוצג באיור 2 א. מתח ההזנה הוא הפלט של רשת IC, או שעון, שמנעה את הטרנזיסטורים לסירוגין ON ו- OFF. בסופו של דבר גלים מרובעים בתדירות גבוהה על פלט הטרנזיסטור מעודנים ויוצרים DC.

ליבה במעגל דחיפה

עבור שנאי פריט, ב -20 קילוהרץ, בדרך כלל מדובר בתהליך ידוע להשתמש במשוואה (4) ברמת צפיפות השטף (B) של ± 2 ק ג מקסימום.

זה יכול להימשך על ידי החלק הצבעוני של לולאת ההיסטרזה באיור 2 ב. תואר B זה נבחר בעיקר משום שההיבט המגביל של בחירת ליבה בתדר זה הוא אובדן ליבה.

ב- 20 קילוהרץ, אם השנאי הוא אידיאלי לצפיפות שטף סביב הרוויה (כפי שבוצע עבור פריסות תדרים קטנות יותר), הליבה תרכוש עליית טמפרטורה בלתי מבוקרת.

מסיבה זו, צפיפות השטף התפעולית הקטנה יותר של 2 קילו ג 'תגביל ברוב המקרים את הפסדי הליבה, וכתוצאה מכך תסייע לעליית טמפרטורה סבירה בליבה.

מעל 20 קילוהרץ, הפסדי הליבה מרבים. כדי לבצע את ה- SPS בתדרים מוגבהים, חשוב לבצע את קצב השטף הליבה הנמוך מ -2 ק'ג. איור 3 מציג את הירידה ברמות השטף עבור חומר פריט MAGNETICS 'P' החיוני לתרומת הפסדי ליבה קבועים של 100mW / cm3 בתדרים רבים, עם עליית טמפרטורה אופטימלית של 25 מעלות צלזיוס.

במעגל הזנה קדימה המוצג באיור 4 א ', השנאי מבוצע ברבע הראשון של לולאת ההיסטרזה. (איור 4 ב).

פולסים חד קוטביים המיושמים למכשיר המוליכים למחצה מביאים את ליבת השנאי להיות מופעלת מערך BR שלה קרוב לרוויה. ככל שהקטניות מופחתות לאפס, הליבה חוזרת לקצב ה- BR שלה.

כדי להיות מסוגל לשמור על יעילות מעולה, ההשראה הראשונית נשמרת גבוהה כדי לסייע בהפחתת זרם המגנטיזציה ובהפחתת משיכות החוטים. זה מרמז כי הליבה צריכה להיות עם אפס או מינימום של פתיחת זרימת אוויר.