жаңалықтар

Біздің идеалды әлемде қауіпсіздік, сапа және өнімділік ең маңызды болып табылады. Дегенмен, көптеген жағдайларда ферритті қоса алғанда, соңғы құрамдас бөліктің құны анықтаушы факторға айналды. Бұл мақала дизайнерлерге азайту үшін балама феррит материалдарын табуға көмектесуге арналған. құны.
Қажетті ішкі материал қасиеттері мен өзек геометриясы әрбір нақты қолданба арқылы анықталады. Сигнал деңгейі төмен қолданбалардағы өнімділікті басқаратын тән қасиеттер - бұл өткізгіштік (әсіресе температура), төменгі ядро ​​жоғалтулары және уақыт пен температура бойынша жақсы магниттік тұрақтылық. Қолданбаларға жоғары Q кіреді. индукторлар, жалпы режимдегі индукторлар, кең жолақты, сәйкес келетін және импульстік трансформаторлар, радиоантенна элементтері және белсенді және пассивті қайталағыштар. Қуат қолданбалары үшін ағынның жоғары тығыздығы және жұмыс жиілігі мен температурасындағы төмен шығындар қажет сипаттамалар болып табылады. электр көлігінің аккумуляторын зарядтау, магниттік күшейткіштер, тұрақты ток түрлендіргіштері, қуат сүзгілері, тұтану катушкалары және трансформаторлар.
Басу қолданбаларында жұмсақ феррит өнімділігіне ең үлкен әсер ететін меншікті қасиет ядроның кедергісіне пропорционалды күрделі өткізгіштік [1] ​​болып табылады. Ферритті қажетсіз сигналдарды (өткізілетін немесе сәулеленген) басатын құрал ретінде пайдаланудың үш жолы бар. ).Біріншісі және ең аз таралғаны практикалық қалқан болып табылады, мұнда ферриттер өткізгіштерді, құрамдас бөліктерді немесе тізбектерді сәулеленетін электромагниттік өріс ортасынан оқшаулау үшін қолданылады. Екінші қолданбада ферриттер төмен өтуді жасау үшін сыйымдылық элементтерімен бірге пайдаланылады. сүзгі, яғни индуктивтілік – төмен жиіліктердегі сыйымдылық және жоғары жиіліктердегі диссипация. Үшінші және ең көп тараған қолдану феррит өзектерін құрамдас сымдар немесе тақта деңгейіндегі тізбектер үшін жалғыз пайдалану болып табылады. Бұл қолданбада феррит өзегі кез келген паразиттік тербелістерді болдырмайды және/ немесе құрамдас сымдар немесе өзара қосылыстар, жолдар немесе кабельдер бойымен таралуы мүмкін қажетсіз сигналды қабылдауды немесе беруді әлсіретеді. Екінші және үшінші қолданбаларда феррит өзектері EMI көздерімен тартылатын жоғары жиілікті токтарды жою немесе айтарлықтай азайту арқылы өткізілген EMI-ді басады. Ферритті енгізу қамтамасыз етеді. жоғары жиілікті токтарды басу үшін жеткілікті жоғары жиілік кедергісі. Теорияда идеалды феррит EMI жиіліктерінде жоғары кедергіні және барлық басқа жиіліктерде нөлдік кедергіні қамтамасыз етеді. Іс жүзінде ферритті басатын өзектер жиілікке тәуелді кедергіні қамтамасыз етеді. 1 МГц-тен төмен жиіліктерде, феррит материалына байланысты максималды кедергіні 10 МГц пен 500 МГц арасында алуға болады.
Айнымалы ток кернеуі мен ток күрделі параметрлермен берілген электр техникасының принциптеріне сәйкес болғандықтан, материалдың өткізгіштігін нақты және ойдан тұратын бөліктерден тұратын күрделі параметр ретінде көрсетуге болады. Бұл жоғары жиіліктерде көрсетіледі, мұнда өткізгіштік екі құрамдас бөлікке бөлінеді. Нақты бөлік (μ') айнымалы магнит өрісімен фазада болатын реактивті бөлікті көрсетеді [2], ал ойдан шығарылған бөлік (μ») фазадан тыс шығындарды білдіреді. айнымалы магнит өрісі. Оларды сериялық құрамдас бөліктер (μs'μs») немесе параллель құрамдас (µp'µp») ретінде көрсетуге болады. 1, 2 және 3-суреттердегі графиктер үш феррит материалдары үшін жиілік функциясы ретінде күрделі бастапқы өткізгіштіктің сериялық құрамдастарын көрсетеді. Материалдың 73 түрі - марганец-мырыш ферриті, бастапқы магниттік өткізгіштігі 2500. 43 түрі - бастапқы өткізгіштігі 850 болатын никель-мырыш ферриті. 61-ші материал - бастапқы өткізгіштігі 125 болатын никель-мырыш ферриті.
3-суреттегі 61 типті материалдың сериялық құрамдас бөлігіне назар аударсақ, өткізгіштіктің нақты бөлігі μs' критикалық жиілікке жеткенше жиіліктің жоғарылауымен тұрақты болып қалатынын, содан кейін тез төмендейтінін көреміз. Шығын немесе μs» көтеріледі. содан кейін μs төмендегенде шыңына жетеді. μs'-тің бұл төмендеуі ферримагниттік резонанстың пайда болуына байланысты. [3] Айта кету керек, өткізгіштік неғұрлым жоғары болса, соғұрлым жиілік соғұрлым төмен болады. Бұл кері байланысты алғаш рет Сноек байқады және келесі формуланы берді:
Мұндағы: ƒрес = μс” жиілік максималды γ = гиромагниттік қатынас = 0,22 x 106 А-1 м μi = бастапқы өткізгіштік Msat = 250-350 Ам-1
Төмен сигнал деңгейінде және қуат қолданбаларында пайдаланылатын феррит өзектері осы жиіліктен төмен магниттік параметрлерге бағытталғандықтан, феррит өндірушілері жоғары жиіліктерде өткізгіштік және/немесе жоғалту деректерін сирек жариялайды. Дегенмен, EMI басу үшін феррит өзектерін көрсету кезінде жоғары жиілік деректері маңызды.
Көптеген феррит өндірушілері EMI басу үшін пайдаланылатын құрамдас бөліктер үшін белгілейтін сипаттама - кедергі. Кедергі тікелей цифрлық көрсеткіші бар коммерциялық қол жетімді анализаторда оңай өлшенеді. Өкінішке орай, кедергі әдетте белгілі бір жиілікте көрсетіледі және кешеннің шамасын білдіретін скаляр болып табылады. кедергі векторы. Бұл ақпарат құнды болғанымен, әсіресе ферриттердің тізбек өнімділігін модельдеу кезінде жиі жеткіліксіз болады. Бұған қол жеткізу үшін компоненттің кедергі мәні мен фазалық бұрышы немесе нақты материалдың күрделі өткізгіштігі қолжетімді болуы керек.
Бірақ тізбектегі феррит компоненттерінің өнімділігін модельдеуді бастамас бұрын, дизайнерлер мыналарды білуі керек:
Мұндағы μ'= күрделі өткізгіштіктің нақты бөлігі μ”= күрделі өткізгіштіктің елестетілген бөлігі j = бірліктің елестетілген векторы Lo= ауа өзегі индуктивтілігі
Темір ядросының кедергісі индуктивті реактивтіліктің (XL) және жоғалту кедергісінің (Rs) сериялық комбинациясы ретінде қарастырылады, олардың екеуі де жиілікке тәуелді. Шығынсыз ядроның реактивтілік арқылы берілген кедергісі болады:
Мұндағы: Rs = жалпы сериялық кедергі = Rm + Re Rm = магниттік жоғалтуларға байланысты эквивалентті сериялық кедергі Re = мыс жоғалтулары үшін эквивалентті сериялық кедергі
Төмен жиілікте құрамдас бөліктің кедергісі ең алдымен индуктивті болады. Жиілік артқан сайын индуктивтілік төмендейді, ал жоғалтулар артады және жалпы кедергі артады. 4-суретте біздің орташа өткізгіштігі бар материалдар үшін жиілікке қарсы XL, Rs және Z жиіліктерінің типтік сызбасы берілген. .
Сонда индуктивті реактивтілік кешен өткізгіштіктің нақты бөлігіне пропорционал болады, Lo бойынша, ауа ядросының индуктивтілігі:
Жоғалту кедергісі де күрделі өткізгіштіктің ойдағы бөлігіне бірдей тұрақтымен пропорционал:
9-теңдеуде өзек материалы μs' және μs», ал өзек геометриясын Ло арқылы берілген. Сондықтан әртүрлі ферриттердің күрделі өткізгіштігін білгеннен кейін салыстыру арқылы ең қолайлы материалды қалаған кезде алуға болады. жиілік немесе жиілік диапазоны. Ең жақсы материалды таңдағаннан кейін ең жақсы өлшемді құрамдастарды таңдау уақыты келді. Күрделі өткізгіштік пен кедергінің векторлық көрінісі 5-суретте көрсетілген.
Кедергілерді оңтайландыру үшін негізгі пішіндерді және негізгі материалдарды салыстыру, егер өндіруші басу қолданбалары үшін ұсынылатын феррит материалдары үшін күрделі өткізгіштіктің жиілікке қарсы графигін ұсынса, оңай болады. Өкінішке орай, бұл ақпарат сирек қол жетімді. Дегенмен, өндірушілердің көпшілігі бастапқы өткізгіштік пен жиілікке қарсы жоғалтуды қамтамасыз етеді. қисық сызықтар. Бұл деректерден негізгі кедергіні оңтайландыру үшін қолданылатын материалдардың салыстыруын алуға болады.
6-суретке сілтеме жасай отырып, Fair-Rite 73 материалының бастапқы өткізгіштігі мен диссипация коэффициенті [4] жиілікке қарсы, егер конструктор 100 және 900 кГц арасындағы максималды кедергіге кепілдік бергісі келеді деп есептегенде. 73 материал таңдалды. Модельдеу мақсатында дизайнер сонымен қатар 100 кГц (105 Гц) және 900 кГц жиіліктегі кедергі векторының реактивті және резистивті бөліктерін түсіну керек. Бұл ақпаратты келесі диаграммадан алуға болады:
100кГц жиілікте μs ' = μi = 2500 және (Tan δ / μi) = 7 x 10-6, өйткені Tan δ = μs ”/ μs' онда μs” = (Tan δ / μi) x (μi) 2 = 43,8
Айта кету керек, күтілгендей, μ» осы төмен жиілікте жалпы өткізгіштік векторына өте аз қосады. Ядроның кедергісі негізінен индуктивті.
Дизайнерлер өзек №22 сымды қабылдауы және 10 мм x 5 мм кеңістікке сәйкес келуі керек екенін біледі. Ішкі диаметрі 0,8 мм ретінде белгіленеді. Есептелген кедергіні және оның құрамдас бөліктерін шешу үшін алдымен сыртқы диаметрі бар моншақты таңдаңыз. 10 мм және биіктігі 5 мм:
Z= ωLo (2500,38) = (6,28 x 105) x ,0461 x log10 (5/,8) x 10 x (2500,38) x 10-8= 100 кГц жиілікте 5,76 Ом
Бұл жағдайда, көп жағдайда сияқты, максималды кедергіге ұзындығы ұзынырақ кішірек OD пайдалану арқылы қол жеткізіледі. Идентификатор үлкенірек болса, мысалы, 4 мм және керісінше.
Төмен бірлікке және жиілікке қатысты фазалық бұрышқа қарсы кедергі графиктері берілген жағдайда дәл осындай тәсілді қолдануға болады. 9, 10 және 11-суреттер осы құжатта пайдаланылған үш материал үшін осындай қисықтарды көрсетеді.
Дизайнерлер 25 МГц пен 100 МГц жиілік диапазонында максималды кедергіге кепілдік бергісі келеді. Тақтаның қолжетімді кеңістігі қайтадан 10 мм x 5 мм және ядро ​​# 22 awg сымды қабылдауы керек. Үш феррит материалының бірлік кедергісі Lo үшін 7-суретке сілтеме жасай отырып, немесе 8-суретте бірдей үш материалдың күрделі өткізгіштігі үшін 850 μi материалды таңдаңыз.[5] 9-суреттегі графикті пайдалана отырып, орта өткізгіштігі бар материалдың Z/Lo 25 МГц жиілікте 350 x 108 Ом/H құрайды. Есептелген кедергіні шешіңіз:
Алдыңғы талқылауда таңдау өзегі цилиндрлік болады деп болжанады. Егер феррит өзектері жалпақ таспалы кабельдер, жинақталған кабельдер немесе перфорацияланған пластиналар үшін пайдаланылса, Lo есептеу қиынырақ болады және өзек жолы ұзындығы мен тиімді аумақ сандарын алу керек. ауа өзегі индуктивтілігін есептеу үшін .Бұны өзекшені математикалық түрде кесу және әрбір кесіндіге есептелген жол ұзындығы мен магниттік ауданды қосу арқылы жасауға болады. Дегенмен барлық жағдайларда кедергінің ұлғаюы немесе азаюы ұлғаюына немесе төмендеуіне пропорционал болады. феррит өзегінің биіктігі/ұзындығы.[6]
Жоғарыда айтылғандай, өндірушілердің көпшілігі EMI қолданбалары үшін ядроларды кедергілер тұрғысынан көрсетеді, бірақ соңғы пайдаланушы әдетте әлсіреуді білуі керек. Бұл екі параметр арасындағы байланыс:
Бұл қатынас шуды тудыратын көздің кедергісіне және шуды қабылдайтын жүктеменің кедергісіне байланысты. Бұл мәндер әдетте күрделі сандар болып табылады, олардың диапазоны шексіз болуы мүмкін және дизайнерге оңай қол жетімді емес. Мәнді таңдау 1 Ом жүктеме және көз кедергілері үшін, ол қосқыш режимдегі қуат көзі болып табылады және көптеген төмен кедергісі бар тізбектерді жүктегенде пайда болуы мүмкін, теңдеулерді жеңілдетеді және феррит өзектерінің әлсіреуін салыстыруға мүмкіндік береді.
12-суреттегі график - бұл жүктеменің көптеген жалпы мәндері мен генераторлық кедергісі үшін қалқан моншақтарының кедергісі мен әлсіреу арасындағы қатынасты көрсететін қисықтардың жиынтығы.
13-сурет ішкі кедергісі Zs болатын кедергі көзінің эквивалентті тізбегі. Кедергі сигналы басқыш өзегінің Zsc сериялық кедергісі және ZL жүктеме кедергісі арқылы жасалады.
14 және 15-суреттер бірдей үш феррит материалы үшін кедергінің температураға қарсы графиктері болып табылады. Осы материалдардың ең тұрақтысы 100º C және 100 МГц кезінде кедергінің 8%-ға төмендеуімен 61 материал болып табылады. Керісінше, 43 материал 25-ті көрсетті. Бірдей жиілік пен температурадағы кедергінің % төмендеуі. Бұл қисықтар берілген кезде, жоғары температурада әлсірету қажет болса, көрсетілген бөлме температурасының кедергісін реттеу үшін пайдаланылуы мүмкін.
Температурадағы сияқты тұрақты және 50 немесе 60 Гц қоректендіру токтары да бірдей феррит қасиеттеріне әсер етеді, бұл өз кезегінде төменгі ядролық кедергіге әкеледі. .Бұл қисық жиілік функциясы ретінде белгілі бір материал үшін өріс кернеулігінің функциясы ретінде кедергінің төмендеуін сипаттайды. Жиілік артқан сайын ауытқудың әсері азаятынын ескеру қажет.
Бұл деректер жинақталғаннан бері Fair-Rite Products екі жаңа материалды ұсынды. Біздің 44 никель-мырыш орта өткізгіштігі бар материал және біздің 31 марганец-мырыш өткізгіштігі жоғары материал.
19-суретте 31, 73, 44 және 43 материалдардағы бірдей өлшемдегі моншақтардың жиілікке қарсы кедергі графигі берілген. 44 материалы тұрақты ток кедергісі жоғарырақ, 109 Ом см, жақсы термиялық соққы қасиеттерімен, температура тұрақтылығымен және жақсартылған 43 материал болып табылады. жоғары Кюри температурасы (Tc). 44 материалы біздің 43 материалымызбен салыстырғанда жиілік сипаттамаларына қарағанда сәл жоғары кедергіге ие. Стационарлық материал 31 бүкіл өлшеу жиілігі диапазонында 43 немесе 44-ке қарағанда жоғары кедергіні көрсетеді. 31 үлкен марганец-мырыш өзектерінің төмен жиілікті басу өнімділігіне әсер ететін өлшемді резонанс мәселесі және кабель қосқышын басу өзектеріне және үлкен тороидтық өзектерге сәтті қолданылған. 20-сурет жәрмеңкеге арналған 43, 31 және 73 материалдары үшін жиілікке қарсы кедергі графигі. - 0,562 дюймдік OD, 0,250 идентификатор және 1,125 HT бар Rite ядролары. 19-сурет пен 20-суретті салыстырған кезде, кішірек ядролар үшін, 25 МГц-ке дейінгі жиіліктер үшін 73 материалы ең жақсы супрессорлық материал екенін ескеру қажет. Дегенмен, ядроның көлденең қимасы ұлғайған сайын максималды жиілік төмендейді. 20-суреттегі деректерде көрсетілгендей, 73 ең жақсы. Ең жоғары жиілік 8 МГц. Сондай-ақ, 31 материалының 8 МГц-тен 300 МГц-ке дейінгі жиілік диапазонында жақсы жұмыс істейтінін атап өткен жөн. Алайда, марганец мырыш ферриті ретінде, 31 материалдың көлемдік кедергісі 102 Ом -см-ден әлдеқайда төмен, ал температураның күрт өзгеруі кезінде кедергі көбірек өзгереді.
Глоссарий Ауа ядросының индуктивтілігі – Тө (H) Егер өзек біркелкі өткізгіштігі болса және ағынның таралуы тұрақты болып қалса, өлшенетін индуктивтілік. Жалпы формула Lo= 4π N2 10-9 (H) C1 Сақина Lo = .0461 N2 log10 (OD) /ID) Ht 10-8 (H) Өлшемдері мм
Өсу – A (дБ) Бір нүктеден екінші нүктеге жіберу кезінде сигнал амплитудасының төмендеуі. Бұл кіріс амплитудасының шығыс амплитудасына децибелдегі скалярлық қатынасы.
Негізгі тұрақты – C1 (см-1) Магниттік тізбектің әрбір секциясының магниттік жолының ұзындығының қосындысы сол қиманың сәйкес магниттік аймағына бөлінген.
Негізгі тұрақты – С2 (см-3) Магниттік тізбектің әрбір секциясының магнит тізбегінің ұзындықтарының қосындысы сол секцияның сәйкес магниттік аймағының квадратына бөлінген.
Магниттік жол ауданының тиімді өлшемдері Ae (см2), жол ұзындығы le (см) және көлемі Ve (см3) Берілген өзек геометриясы үшін магнит жолының ұзындығы, көлденең қимасының ауданы және көлемі деп есептеледі. тороидальды ядроның материалдың қасиеттерімен бірдей материалдың берілген ядроға эквивалентті магниттік қасиеттері болуы керек.
Өріс күші – H (Oersted) Өріс кернеулігінің шамасын сипаттайтын параметр. H = ,4 π NI/le (Oersted)
Ағынның тығыздығы – B (Гаусс) Ағын жолына қалыпты аймақтағы индукцияланған магнит өрісінің сәйкес параметрі.
Кедергі – Z (ом) Ферриттің кедергісін оның күрделі өткізгіштігі арқылы көрсетуге болады.Z = jωLs + Rs = jωLo(μs'- jμs”) (ом)
Жоғалту тангенсі – тангенс δ Ферриттің жоғалту тангенсі Q тізбегінің кері мәніне тең.
Жоғалту факторы – тан δ/μi Бастапқы өткізгіштігі бар магнит ағынының тығыздығы мен өріс кернеулігінің негізгі құрамдас бөліктері арасындағы фазаны жою.
Магниттік өткізгіштік – μ Магнит ағынының тығыздығы мен қолданылатын айнымалы өріс кернеулігінің қатынасынан алынған магниттік өткізгіштік ...
Амплитудалық өткізгіштік, μa – ағынның тығыздығының берілген мәні бастапқы өткізгіштік үшін қолданылатын мәннен үлкен болғанда.
Тиімді өткізгіштік, μe – Магниттік жол бір немесе бірнеше ауа саңылауларымен салынған кезде, өткізгіштік бірдей құлықсыздықты қамтамасыз ететін гипотетикалық біртекті материалдың өткізгіштігі болып табылады.
In Compliance - бұл электр және электроника инженерлері үшін жаңалықтардың, ақпараттың, білімнің және шабыттың негізгі көзі.
Аэроғарыштық автомобиль байланысы Тұтыну электроникасы Білім Энергетика және энергетикалық индустрия Ақпараттық технологиялар Медициналық әскери және қорғаныс