Nanokristalna jedra za skupne dušilke

Kaj počne navadna dušilka

Dušilka skupnega načina je komponenta pasivnega filtra, ki zaduši hrup skupnega načina na paru vodnikov, kot sta živa in nevtralna žica električnega voda ali signalni vodi podatkovne povezave. Navadni šum je nezaželen signal, ki se pojavi enako in v fazi na obeh vodnikih glede na tla. Če ni zatrt, lahko povzroči okvaro, poškodbo podatkov in zmanjšano zmogljivost elektronske opreme ter povzroči, da izdelek ne prestane testiranja skladnosti z EMC. Dušilka predstavlja visoko impedanco za skupni tok, hkrati pa omogoča, da signal diferencialnega načina prehaja nemoteno.

Kako jedro deluje v dušilki

Skupna dušilka je sestavljena iz magnetnega jedra z dvema navitjema, po eno na vsakem prevodniku, navitima v isto smer. Pri običajnih tokovih se tokovi dodajajo, zato se dušilka obnaša kot visoka induktivnost in blokira hrup. Pri tokovih diferenčnega načina se tokovi izničijo, tako da dušilka ne nudi skoraj nobene impedance in signal prehaja skozi. Učinkovitost dušilke je torej določena z materialom jedra: njegova prepustnost določa induktivnost na obrat, njena izguba določa kakovost dušenja, njeno obnašanje pri nasičenosti pa določa zmogljivost toka.

Zakaj se uporabljajo nanokristalna jedra

Običajne dušilke uporabljajo jedra iz feritnega ali železovega prahu. Nanokristalna jedra izboljšajo oboje na več načinov:

Veliko večja prepustnost, običajno 20.000 do 80.000, kar daje enako impedanco z manj obrati in manjšim jedrom.

Zelo nizke izgube v jedru, zato dušilka deluje hladnejše in porabi manj energije, kar je pomembno pri neprekinjenih močnostnih pretvornikih.

Široka, ravna krivulja impedance: feritne dušilke pogosto kažejo resonančne vrhove impedance, ki so učinkoviti samo v ozkem pasu, medtem ko nanokristalne dušilke ohranjajo uporabno impedanco v širokem frekvenčnem območju, kar ustreza spremenljivim-frekvenčnim motnjam.

Visoka gostota pretoka nasičenja okoli 1,2 T, ki je odporna na enosmerni in nizko{1}}frekvenčni tok, ki ga najdemo v električnih vodih.

Stabilno delovanje glede na temperaturo, zahvaljujoč visoki Curiejevi temperaturi, tako da se dušenje ne zruši v vročih dneh ali pri polni obremenitvi.

Primerjava s feritom in železovim prahom

Lastnina	Nanokristalni	Ferit	Železo v prahu
Prepustnost	20,000-80,000	1,000-15,000	10-100
Gostota pretoka nasičenja	1.2 T	0.3-0.5 T	0.5-1.0 T
Izguba jedra pri 100 kHz	Zelo nizko	Nizka	višje
Pasovna širina impedance	Široko in ravno	Ožje, resonančno	Široko
Velikost za enako impedanco	Najmanjši	Srednje	Največji
Temperaturna stabilnost	visoko	Zmerno	visoko

Praktična posledica je, da nanokristalna dušilka doseže zahtevano vstavljeno izgubo v manjšem odtisu, z nižjim dvigom temperature in s stabilnim dušenjem v pasu, kjer se pojavi preklopni šum.

Zmanjšanje velikosti in prihranek prostora

Ker se zahtevana induktivnost doseže z manj obrati na jedru z večjo{0}}prepustnostjo, se celotna dušilka skrči. To je odločilno pri-zasnovah z omejenim prostorom: kompaktni napajalniki, vgrajeni polnilniki, fotovoltaični pretvorniki in industrijski pogoni imajo koristi od manjšega filtra EMC. Zmanjšana dolžina navitja zmanjša tudi upor navitja in izgubo bakra.

Aplikacije

Preklopni{0}}napajalniki in adapterji, pri katerih je treba preklopni šum preprečiti iz električnega omrežja.

Pretvorniki s spremenljivo frekvenco in servo sistemi, kjer skupni načinski tokovi kabla motorja povzročajo težave z ležaji in EMC.

Fotonapetostni in vetrni razsmerniki, pri katerih mora priključek na omrežje ustrezati mejnim vrednostim emisij.

Vgrajeni polnilniki za električna vozila in pretvorniki DC-DC, kjer sta prostor in temperatura zelo omejena.

Podatkovne komunikacijske in industrijske krmilne linije, kjer je celovitost signala odvisna od dušenja šuma.

Premisleki glede oblikovanja

Izberite jedro tako, da vrh impedance pokriva šumni pas aplikacije; nanokristalna jedra dajejo največjo rezervo, ko je spekter šuma spremenljiv.

Preverite tok nasičenja glede na največji omrežni tok, vključno z enosmerno komponento; dušilka mora vzdrževati svojo induktivnost pri največjem delovnem toku.

Zmanjšajte induktivnost uhajanja obeh navitij, saj se uhajanje kaže kot induktivnost diferenčnega načina in lahko vpliva na pot signala.

Uporabite navedeno shemo navijanja, običajno bifilarno ali sekcijsko, da ohranite tesno sklopitev in nadzorujete blodečo kapacitivnost.

Preverite dvig temperature dušilke pri polni obremenitvi v končnem ohišju, saj se mora prihranek izgube v jedru prevesti v nižjo temperaturo vročega-točka.

Reprezentativne velikosti jedra

Velikost jedra (mm)	Velikost škatle (mm)	Ae (mm2)	Magnetna pot Ie (mm)	Največji enosmerni tok (A)
14 x 19 x 6.5	12 x 22 x 8	11.86	51.81	20
16 x 21 x 10	15 x 24 x 12.3	24.85	57.41	60
18 x 25 x 10	16.4 x 25.9 x 12.3	37.97	64.56	70
20 x 28 x 10	18.5 x 29 x 12.3	45.76	73.88	90
22 x 32 x 10	20.5 x 33.4 x 12.3	43.58	73.43	120

Mere se nanašajo na toroidna jedra v ohišju, ki se običajno uporabljajo za običajne dušilke; zavoji navitij se nato nastavijo z zahtevano impedanco pri ciljni frekvenci.

Pogosto zastavljena vprašanja

Zakaj običajna dušilka uporablja toroidno jedro?

Toroidna oblika daje zaprt magnetni tokokrog brez zračne reže, kar poveča induktivnost na obrat in zmanjša zunanje polje uhajanja. Simetrično navijanje okoli obroča prav tako ohranja obe polovici navitja tesno povezani.

Kako se nanokristalna dušilka v praksi razlikuje od feritne dušilke?

Pri enaki impedanci je nanokristalna dušilka manjša, deluje hladnejše in ohranja svoje dušenje v širšem frekvenčnem in temperaturnem območju. Ferit ostaja privlačen zaradi zelo nizkih stroškov in preproste razpoložljivosti v majhnih količinah.

Ali lahko dušilka skupnega načina filtrira tudi hrup diferencialnega načina?

Samo zaradi svoje induktivnosti uhajanja, ki je običajno majhna in nenadzorovana. Kjer je potrebno filtriranje v diferencialnem načinu, je treba namesto zanašanja na dušilko v skupnem načinu uporabiti namensko tuljavo v diferencialnem načinu ali integrirano zasnovo filtra.

Kaj določa tok nasičenja dušilke?

Nasičenost določajo presek-jedra, število ovojev in gostota pretoka nasičenosti materiala. Preverjanje zasnove je, da vsota amper-zavojev skupnega načina in diferencialnega načina ostane pod mejo nasičenosti pri največjem delovnem toku.

Ali so nanokristalne običajne dušilke hrupnejše od feritnih?

Ne. Optimizirani nanokristalni razredi imajo zelo nizko magnetostrikcijo, zaprto toroidno vezje pa preprečuje brenčanje jeder z vrzelmi,-ki je povezano z vrzeljo. Zvočni hrup je običajno enak ali nižji od feritnih modelov.

Kakšno frekvenčno območje pokrivajo nanokristalne dušilke?

Uporabno območje sega od približno 10 kHz do območja MHz, ki pokriva preklopni šum sodobne močnostne elektronike in pasove motenj v industrijskih okoljih. Natančen pas je odvisen od ovojev, velikosti jedra in kapacitivnosti navitja.