Toroidalna jedra iz amorfne zlitine: Komponente z nizkimi-izgubami za elektroniko

Obroč-za rane

Toroidno jedro iz amorfne zlitine se proizvede z navijanjem neprekinjenega traku amorfne kovine na osnovi železa-v sklenjen obroč. Trak, debel le 25 do 30 mikronov, je navit pod nadzorovano napetostjo, tako da ima obroč visok faktor zlaganja in enakomeren magnetni prerez-.

Po navijanju se obroč žari v magnetnem polju, da se razvije visoka prepustnost materiala, nato pa se prevleče z izolacijsko plastjo. Končano jedro nima zračne reže in spojev, kar daje najnižji možni magnetizacijski tok za mehko magnetno komponento.

Materialne prednosti

Amorfna zlitina na osnovi železa združuje gostoto pretoka nasičenja približno 1,56 T z izgubo v jedru, ki je del izgube silicijevega jekla pri enaki indukciji. Tanek trak ohranja nizke-izgube vrtinčnega toka, medtem ko neurejena atomska struktura ohranja majhne izgube zaradi histereze.

Visoka nasičenost je ključna prednost pred feritom: za enako moč je amorfno toroidno jedro veliko manjše od feritnega jedra in ne kaže močnega povečanja izgube ferita pri povišani temperaturi.

Zakaj toroidna oblika

Zaprta oblika obroča omejuje tok v celoti znotraj materiala, kar zagotavlja nizko magnetno uhajanje in nizke sevane motnje. Navitje obdaja celoten obroč, tako da je sklop med primarnim in sekundarnim tesni in je induktivnost uhajanja majhna.

Za enako induktivnost potrebuje toroidno jedro manj obratov kot odprto jedro, kar zmanjša izgubo bakra in velikost komponente. Oblika je torej standardna za transformatorje, induktorje in tokovne transformatorje v kompaktni elektronski opremi.

Aplikacije v elektroniki

Glavne aplikacije so navadne-dušilke za filtriranje elektromagnetnih motenj, tokovni transformatorji za merjenje in zaščito, srednje{1}}frekvenčni transformatorji v pretvornikih in induktorji z možnostjo nasičenja. Nizka izguba jedra ohranja nizek dvig temperature tudi v zaprtih ohišjih.

V pretvornikih in napajalnikih s preklopnim-načinom se amorfne toroidne dušilke uporabljajo tako na vhodni kot na izhodni strani, kjer njihova visoka nasičenost omogoča, da induktor prenese tok polne obremenitve brez pretirane zračne reže.

Izbira in naročanje

Za izbiro jedra načrtovalec določi delovno frekvenco, temenski tok, zahtevano induktivnost in temperaturo okolja. Dobavitelj nato predlaga velikost jedra, širino traku in razred prepustnosti ter potrdi mejo nasičenosti na delovni točki.

Standardna toroidna jedra so na voljo v nizu zunanjih premerov in višin, velikosti po meri pa so izdelane po risbi. Jedro je mogoče dostaviti golo, zalepljeno ali v zaščitnem ohišju s sponkami.

Pogosto zastavljena vprašanja

V: Kakšna je razlika med amorfnimi in nanokristalnimi toroidnimi jedri?
O: Amorfna zlitina ima nasičenost približno 1,56 T in zmerno prepustnost, medtem ko ima nanokristalni material nasičenost približno 1,25 T z veliko večjo prepustnostjo in manjšo izgubo pri visoki frekvenci. Za komponente moči 50 Hz in srednje-frekvenčne so pogosto prednostne amorfne komponente, medtem ko se za natančne in visoko-frekvenčne komponente uporabljajo nanokristalne.

V: Ali je mogoče toroidno jedro razmakniti za aplikacije z enosmernim tokom?
O: Da. Obroč je mogoče razrezati in parjenje je obrnjeno proti tlom, da se ustvari definirana zračna reža, ki zmanjša učinkovito prepustnost in prepreči nasičenost pod DC prednapetostjo. Reža se običajno nastavi z brušenjem majhne reže v obroč.

V: Kako se meri izguba jedra?
O: Jedro je navito s testnim navitjem in napajano z nazivno frekvenco in gostoto pretoka. Izgubo merimo z vatmetrom ali analizatorjem moči in rezultat primerjamo z zajamčeno vrednostjo razreda materiala.

V: Zakaj je amorfni trak tako tanek?
A: Trak je izdelan s hitrim strjevanjem, kar naravno daje debelino od 25 do 30 mikronov. Tanek del je prednost, ker omejuje izgubo-vrtinčnega toka, ki je sorazmerna s kvadratom debeline traku.

V: Ali so amorfna toroidna jedra primerna za velikoserijsko proizvodnjo?
O: Da. Koraki navijanja, žarjenja in premazovanja so popolnoma avtomatizirani, jedra pa se proizvajajo v velikih serijah s statističnim nadzorom magnetnih lastnosti. To ohranja konkurenčnost stroškov na enoto za potrošniško in industrijsko elektroniko.