albisteak

Gure mundu idealean, segurtasuna, kalitatea eta errendimendua funtsezkoak dira. Kasu askotan, ordea, azken osagaiaren kostua, ferrita barne, faktore erabakigarria bihurtu da. Artikulu honen helburua diseinu ingeniariei ferrita material alternatiboak aurkitzen laguntzea da murrizteko. kostua.
Nahi diren materialen propietate intrintsekoak eta nukleoaren geometria aplikazio zehatz bakoitzak zehazten ditu. Seinale maila baxuko aplikazioetan errendimendua zuzentzen duten berezko propietateak dira iragazkortasuna (batez ere tenperatura), nukleoen galera txikiak eta egonkortasun magnetiko ona denboran eta tenperaturan. induzigailuak, modu arrunteko induktoreak, banda zabaleko transformadoreak, parekatuak eta pultsuak, irrati-antenen elementuak eta errepikagailu aktiboak eta pasiboak. Potentzia-aplikazioetarako, fluxu-dentsitate handia eta funtzionamendu-maiztasun eta tenperaturan galera baxuak ezaugarri desiragarriak dira. ibilgailu elektrikoen bateria kargatzea, anplifikadore magnetikoak, DC-DC bihurgailuak, potentzia-iragazkiak, pizte-bobinak eta transformadoreak.
Ezabaketa aplikazioetan ferrita bigunen errendimenduan eragin handiena duen berezko propietatea iragazkortasun konplexua da [1], nukleoaren inpedantziarekin proportzionala dena. ).Lehena, eta gutxien ohikoa, ezkutu praktiko gisa da, non ferritak erabiltzen diren eremu elektromagnetiko erradiatuaren ingurunetik eroaleak, osagaiak edo zirkuituak isolatzeko.Bigarren aplikazioan, ferritak elementu kapazitiboekin erabiltzen dira pasabide baxua sortzeko. iragazkia, hau da, induktantzia - maiztasun baxuetan kapazitiboa eta maiztasun altuetan xahutzea. Hirugarren erabilera eta ohikoena ferrita-nukleoak osagaien kableetarako edo plaka-mailako zirkuituetarako bakarrik erabiltzen direnean izaten da. Aplikazio honetan, ferrita-nukleoak oszilazio parasitoak eta/ edo osagaien harietan edo interkonexioetan, arrastoetan edo kableetan zehar heda daitekeen nahi ez den seinalearen bilketa edo transmisioa arintzen du. Bigarren eta hirugarren aplikazioetan, ferrita-nukleoek EMI eroaleak kentzen dituzte EMI iturriek marrazten dituzten maiztasun handiko korronteak ezabatuz edo asko murriztuz. Ferrita sartzeak eskaintzen du. maiztasun altuko korronteak kentzeko adina maiztasun-inpedantzia. Teorian, ferrita ideal batek inpedantzia handia emango luke EMI maiztasunetan eta zero inpedantzia beste maiztasun guztietan. Izan ere, ferrita-maiztasun-muinek maiztasunaren mendeko inpedantzia ematen dute. 1 MHz-tik beherako maiztasunetan, inpedantzia maximoa 10 MHz eta 500 MHz artean lor daiteke ferrita materialaren arabera.
Ingeniaritza elektrikoaren printzipioekin koherentea denez, non AC tentsioa eta korrontea parametro konplexuen bidez adierazten diren, material baten iragazkortasuna zati erreal eta imajinarioz osatutako parametro konplexu gisa adieraz daiteke. Hau maiztasun altuetan frogatzen da, non iragazkortasuna bi osagaitan zatitzen da. Zati errealak (μ') zati erreaktiboa adierazten du, zeina eremu magnetiko alternoarekin fasean dagoen [2], eta irudimenezko zatiak (μ") galerak adierazten ditu, fasearekin desfasatuta daudenak. eremu magnetiko txandakatua.Hauek serieko osagai gisa (μs'μs”) edo osagai paraleloan (µp'µp”) adieraz daitezke.1., 2. eta 3. irudietako grafikoek hasierako iragazkortasun konplexuaren serieko osagaiak erakusten dituzte hiru ferrita-materialen maiztasunaren arabera.73 material mota manganeso-zink ferrita bat da, hasierako magnetikoa Eroankortasuna 2500 da. 43 material mota 850 hasierako iragazkortasuna duen nikel-zink ferrita da. Material mota 61 125 hasierako iragazkortasuna duen nikel-zink ferrita bat da.
3. Irudiko 61 motako materialaren serie-osagaian zentratuz, iragazkortasunaren zati erreala, μs', maiztasun handiz gero eta konstante mantentzen dela ikusten dugu, maiztasun kritiko batera iritsi arte, eta gero azkar murrizten. eta gero gailurra μs' erortzen den heinean.μs'-en jaitsiera hori erresonantzia ferrimagnetikoaren agerpenari dagokio.[3] Kontuan izan behar da zenbat eta iragazkortasun handiagoa izan, orduan eta maiztasun txikiagoa.Alderantzizko erlazio hori Snoek-ek ikusi zuen lehenengoz eta formula hau eman zuen:
non: ƒres = μs” maiztasuna maximoan γ = erlazio giromagnetikoa = 0,22 x 106 A-1 m μi = hasierako iragazkortasuna Msat = 250-350 Am-1
Seinale-maila baxuko eta potentzia-aplikazioetan erabiltzen diren ferrita-nukleoak maiztasun horretatik beherako parametro magnetikoetan oinarritzen direnez, ferrita-ekoizleek oso gutxitan argitaratzen dituzte iragazkortasun- eta/edo galera-datuak maiztasun handiagoetan. Hala ere, maiztasun handiagoko datuak ezinbestekoak dira EMI ezabatzeko ferrita-nukleoak zehazten direnean.
Ferrita fabrikatzaile gehienek EMI ezabatzeko erabiltzen diren osagaietarako zehazten duten ezaugarria inpedantzia da. Inpedantzia erraz neurtzen da komertzialki eskuragarri dagoen analizatzaile batean irakurketa digital zuzena duena. Zoritxarrez, inpedantzia maiztasun zehatz batean zehaztu ohi da eta konplexuaren magnitudea adierazten duen eskalar bat da. inpedantzia-bektorea.Informazio hori baliotsua den arren, askotan ez da nahikoa, batez ere ferriten zirkuituaren errendimendua modelatzen denean.Hori lortzeko, osagaiaren inpedantzia-balioa eta fase-angelua, edo material zehatzaren iragazkortasun konplexua, eskuragarri egon behar dira.
Baina zirkuitu batean ferrita osagaien errendimendua modelatzen hasi aurretik, diseinatzaileek honako hau jakin beharko lukete:
non μ'= iragazkortasun konplexuaren zati erreala μ”= iragazkortasun konplexuaren irudimenezko zatia j = unitateko irudimenezko bektore Lo= aire-nukleoaren induktantzia
Burdinaren nukleoaren inpedantzia ere erreaktantzia induktiboaren (XL) eta galeraren erresistentziaren (Rs) serie-konbinaziotzat hartzen da, biak maiztasunaren menpekoak baitira. Galerarik gabeko nukleoak erreaktantziak emandako inpedantzia izango du:
non: Rs = serieko erresistentzia osoa = Rm + Re Rm = serieko erresistentzia baliokidea galera magnetikoengatik Re = serieko erresistentzia baliokidea kobrearen galeretarako
Maiztasun baxuetan, osagaiaren inpedantzia batez ere induktiboa da.Maiztasuna handitzen den heinean, induktantzia txikiagotu egiten da galerak handitzen diren bitartean eta inpedantzia osoa handitzen den bitartean. .
Orduan, erreaktantzia induktiboa iragazkortasun konplexuaren zati errealarekiko proportzionala da, Lo-ren arabera, aire-nukleoaren induktantzia:
Galera-erresistentzia iragazkortasun konplexuaren irudimenezko zatiarekiko proportzionala da konstante berarekin:
9. ekuazioan, nukleoaren materiala µs' eta µs-en bidez ematen da, eta nukleoaren geometria Lo-k ematen du. Horregatik, ferrita ezberdinen iragazkortasun konplexua ezagutu ondoren, konparaketa bat egin daiteke nahi den tokian material egokiena lortzeko. maiztasuna edo maiztasun-tartea.Material onena aukeratu ondoren, tamaina onenaren osagaiak aukeratzeko garaia da.Iragazkortasun konplexuaren eta inpedantziaren irudikapen bektoriala 5. irudian ageri da.
Inpedantzia optimizatzeko nukleo-formen eta nukleoko materialen konparazioa erraza da fabrikatzaileak ezabatzeko aplikazioetarako gomendatutako ferrita-materialen maiztasunaren eta iragazkortasun konplexuaren grafikoa eskaintzen badu. kurbak.Datu horietatik nukleoaren inpedantzia optimizatzeko erabilitako materialen konparaketa atera daiteke.
6. Irudiari erreferentzia eginez, Fair-Rite 73 materialaren hasierako iragazkortasuna eta xahutze-faktorea [4] maiztasunaren aldean, diseinatzaileak 100 eta 900 kHz arteko inpedantzia maximoa bermatu nahi duela suposatuz.73 material hautatu ziren. Modelatze-helburuetarako, diseinatzaileak ere 100 kHz (105 Hz) eta 900 kHz-eko inpedantzia-bektorearen zati erreaktiboak eta erresistenteak ulertu behar ditu. Informazio hau taula honetatik atera daiteke:
100 kHz-tan μs ' = μi = 2500 eta (Tan δ / μi) = 7 x 10-6 Tan δ = μs ”/ μs' gero μs” = (Tan δ / μi) x (μi) 2 = 43,8 delako
Kontuan izan behar da, espero bezala, μ”-ak oso gutxi gehitzen diola iragazkortasun-bektore osoa maiztasun baxu honetan.Nukleoaren inpedantzia induktiboa da gehienetan.
Diseinatzaileek badakite nukleoak #22 alanbrea onartu behar duela eta 10 mm x 5 mm-ko espazio batean sartu behar duela. Barne-diametroa 0,8 mm-koa izango da. Estimatutako inpedantzia eta bere osagaiak ebazteko, hautatu kanpoaldeko diametroa duen ale bat. 10 mm eta 5 mm-ko altuera:
Z= ωLo (2500.38) = (6.28 x 105) x .0461 x log10 (5/.8) x 10 x (2500.38) x 10-8= 5.76 ohms 100 kHz-tan
Kasu honetan, gehienetan bezala, inpedantzia maximoa lortzen da luzera handiagoa duen OD txikiagoa erabiliz. ID handiagoa bada, adibidez, 4 mm, eta alderantziz.
Planteamendu bera erabil daiteke Lo unitateko inpedantzia eta fase-angelua maiztasunaren alderako grafikoak ematen badira. 9, 10 eta 11 irudiek honelako kurbak adierazten dituzte hemen erabiltzen diren hiru material berberetarako.
Diseinatzaileek inpedantzia maximoa bermatu nahi dute 25 MHz eta 100 MHz arteko maiztasun-tartean. Eskuragarri dagoen taularen espazioa berriro 10 mm x 5 mm da eta nukleoak #22 awg-ko alanbrea onartu behar du. edo 8. irudia hiru material berdinen iragazkortasun konplexurako, hautatu 850 μi-ko materiala.[5]9. irudiko grafikoa erabiliz, iragazkortasun ertaineko materialaren Z/Lo 350 x 108 ohm/H-koa da 25 MHz-tan. Ebatzi estimatutako inpedantzia:
Aurreko eztabaidak aukeratutako nukleoa zilindrikoa dela suposatzen du. Ferrita nukleoak zinta kable lauetarako, kable bilduetarako edo plaka zulatuetarako erabiltzen badira, Lo-ren kalkulua zailagoa bihurtzen da, eta nukleoaren bidearen luzera eta eremu eraginkorren zifra nahiko zehatzak lortu behar dira. aire-nukleoaren induktantzia kalkulatzeko .Hau nukleoa matematikoki zatituz eta xerra bakoitzeko kalkulatutako bide-luzera eta eremu magnetikoa gehituz egin daiteke.Kasu guztietan, ordea, inpedantziaren igoera edo murrizketa proportzionala izango da. ferrita nukleoaren altuera/luzera.[6]
Esan bezala, fabrikatzaile gehienek EMI aplikazioetarako nukleoak zehazten dituzte inpedantziari dagokionez, baina azken erabiltzaileak normalean atenuazioa ezagutu behar du. Bi parametro hauen artean dagoen erlazioa hau da:
Erlazio hori zarata sortzen duen iturriaren inpedantziaren eta zarata jasotzen duen kargaren inpedantziaren araberakoa da. Balio hauek zenbaki konplexuak izan ohi dira, haien barrutia infinitua izan daitekeena, eta ez daude erraz eskuragarri diseinatzaileak. Balio bat aukeratzea. 1 ohm karga eta iturriaren inpedantzietarako, iturria etengailu moduko elikadura-iturri bat denean eta inpedantzia baxuko zirkuitu asko kargatzen direnean gerta daitekeena, ekuazioak sinplifikatzen ditu eta ferrita-nukleoen atenuazioa alderatzen du.
12. irudiko grafikoa kurba multzo bat da, ezkutuaren aleen inpedantziaren eta atenuazioaren arteko erlazioa erakusten duten kargaren eta sorgailuaren inpedantziaren balio komun askotan.
13. Irudia Zs barneko erresistentzia duen interferentzia-iturri baten zirkuitu baliokidea da.Interferentzia-seinalea supresorearen nukleoaren Zsc serieko inpedantziaren eta ZL kargaren inpedantziaren bidez sortzen da.
14. eta 15. irudiak inpedantziaren eta tenperaturaren grafikoak dira hiru ferrita-material berberetarako. Material horien artean egonkorrena 100º C eta 100 MHz-tan inpedantzia % 8ko murrizketa duen 61 materiala da. Inpedantziaren % jaitsiera maiztasun eta tenperatura berean. Kurba hauek, ematen direnean, zehaztutako giro-tenperaturaren inpedantzia doitzeko erabil daitezke, tenperatura altuetan atenuatzea beharrezkoa bada.
Tenperaturarekin gertatzen den bezala, DC eta 50 edo 60 Hz-ko hornidura-korronteek ere berezko ferrita-propietate berdinei eragiten diete, eta, aldi berean, nukleoaren inpedantzia txikiagoa eragiten dute. .Kurba honek inpedantzia-degradazioa material jakin baterako eremu-indarraren funtzioan deskribatzen du maiztasunaren funtzioan. Kontuan izan behar da alborapenaren eragina murrizten dela maiztasuna handitu ahala.
Datu hauek bildu zirenetik, Fair-Rite Products-ek bi material berri aurkeztu ditu. Gure 44 nikel-zink iragazkortasun ertaineko materiala da eta gure 31 manganeso-zink iragazkortasun handiko materiala da.
19. irudia 31, 73, 44 eta 43 materialetan tamaina bereko aleen inpedantziaren eta maiztasunaren grafikoa da. 44 materiala 43 material hobetua da, DC erresistentzia handiagoa duena, 109 ohm cm, shock termikoko propietate hobeak, tenperatura egonkortasuna eta Curie tenperatura (Tc) handiagoa. 44 materialak inpedantzia apur bat handiagoa du maiztasun-ezaugarriak gure 43 materialarekin alderatuta. 31 material geldikoak 43 edo 44 baino inpedantzia handiagoa du neurketa-maiztasun-tarte osoan zehar. 31-a arintzeko diseinatuta dago. Manganeso-zink nukleo handiagoen maiztasun baxuko ezabapenaren errendimenduari eragiten dion erresonantzia dimentsionalaren arazoa eta kable-konektoreen ezabaketa-nukleoetan eta nukleo toroidal handietan arrakastaz aplikatu dena. 20. irudia 43, 31 eta 73 materialen inpedantziaren eta maiztasunaren arteko grafikoa da. -Rite nukleoak 0.562″ OD, 0.250 ID eta 1.125 HTrekin.19. Irudia eta 20. Irudia alderatzean, kontuan izan behar da Nukleo txikiagoetarako, 25 MHz arteko maiztasunetarako, 73 materiala dela material supresore onena.Hala ere, nukleoaren sekzioa handitzen den heinean, maiztasun maximoa gutxitzen da.20. irudiko datuek erakusten dutenez, 73 da onena Maiztasun altuena 8 MHz da.Aipatzekoa da, halaber, 31 materialak ondo funtzionatzen duela 8 MHz-tik 300 MHz arteko maiztasun-tartean.Hala ere, manganeso-zink ferrita gisa, 31 materialak bolumen-erresistentzia askoz txikiagoa du 102 ohm-cm-ko, eta inpedantzia-aldaketa handiagoa da muturreko tenperatura aldaketekin.
Glosarioa Aire-nukleoaren induktantzia – Lo (H) Nukleoak iragazkortasun uniformea ​​izango balu eta fluxu-banaketa konstante mantenduko balitz neurtuko litzatekeen induktantzia.Formula orokorra Lo= 4π N2 10-9 (H) C1 Eraztun Lo = .0461 N2 log10 (OD) /ID) Ht 10-8 (H) Neurriak mm-tan daude
Atenuazioa – A (dB) Puntu batetik bestera transmisioan seinalearen anplitudearen murrizketa. Sarrerako anplitudearen eta irteerako anplitudearen erlazio eskalar bat da, dezibeletan.
Nukleoaren konstantea – C1 (cm-1) Zirkuitu magnetikoaren atal bakoitzaren ibilbide magnetikoaren luzeren batura sekzio bereko dagokion eskualde magnetikoaren arabera zatituta.
Nukleoaren konstantea – C2 (cm-3) Sekzio bereko dagokion domeinu magnetikoaren karratuarekin zatitutako zirkuitu magnetikoaren atal bakoitzaren zirkuitu magnetikoaren luzeren batura.
Bide magnetikoaren Ae (cm2) eremuaren dimentsio eraginkorrak, le bidearen luzera (cm) eta Ve bolumena (cm3) Nukleoaren geometria jakin baterako, bide magnetikoaren luzera, ebakidura-eremua eta bolumena suposatzen da. nukleo toroidalak materialaren propietate berdinak ditu Materialak emandako nukleoaren baliokide diren propietate magnetikoak izan behar ditu.
Eremuaren indarra – H (Oersted) Eremuaren indarraren magnitudea ezaugarritzen duen parametroa.H = .4 π NI/le (Oersted)
Fluxu-dentsitatea – B (Gauss) Fluxu-bidearekiko normal den eskualdean induzitutako eremu magnetikoaren parametroa.
Inpedantzia – Z (ohm) Ferrita baten inpedantzia bere iragazkortasun konplexuaren arabera adieraz daiteke.Z = jωLs + Rs = jωLo(μs'- jμs”) (ohm)
Galera-tangentea – tan δ Ferrita baten galera-tangentea Q zirkuituaren elkarrekikoaren berdina da.
Galera-faktorea – tan δ/μi Fluxu magnetikoaren dentsitatearen eta eremuaren indarraren oinarrizko osagaien arteko fase-kentzea hasierako iragazkortasunarekin.
Iragazkortasun magnetikoa - μ Fluxu magnetikoaren dentsitatearen eta aplikatutako eremu alternoaren indarraren erlaziotik eratorritako iragazkortasun magnetikoa da...
Anplitudearen iragazkortasuna, μa - fluxu-dentsitatearen balio zehaztua hasierako iragazkortasunerako erabilitako balioa baino handiagoa denean.
Iragazkortasun eraginkorra, μe - Ibilbide magnetikoa aire hutsune batekin edo gehiagorekin eraikitzen denean, iragazkortasuna errezelo bera emango lukeen material homogeneo hipotetiko baten iragazkortasuna da.
In Compliance ingeniaritza elektriko eta elektronikoko profesionalentzako albiste, informazio, hezkuntza eta inspirazio iturri nagusia da.
Aeroespaziala Automobilgintza Komunikazioak Kontsumo Elektronika Hezkuntza Energia eta Energia Industria Informazioaren Teknologiak Medikuntza Militarra eta Defentsa