دليل اختيار المواد الأساسية الفريتية لـ SMPS

دليل اختيار المواد الأساسية الفريتية لـ SMPS

في هذا المنشور ، نتعلم كيفية اختيار المواد الأساسية الفريتية بالمواصفات الصحيحة لضمان التوافق المناسب مع تصميم دائرة SMPS معين



لماذا نواة الفريت

الفريت مادة أساسية رائعة للمحولات والمحولات والمحاثات في الطيف الترددي من 20 كيلوهرتز إلى 3 ميغاهرتز ، نظرًا لفوائد انخفاض النفقات الأساسية والحد الأدنى من الخسائر الأساسية.

الفريت هو مادة فعالة لمصادر طاقة العاكس عالية التردد (20 كيلو هرتز إلى 3 ميجا هرتز).





يجب استخدام الفريتات في نهج التشبع من أجل أداء منخفض الطاقة والتردد المنخفض (<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.

يوفر نموذج المحولات 2 كفاءة غير عادية ، ومتانة ترددية رائعة ، والحد الأدنى من عمليات السحب.



تستخدم النوى الفريتية بشكل شائع في إصدارات محولات fly-back ، والتي توفر الحد الأدنى من التكلفة الأساسية وتقليل نفقات الدائرة وكفاءة الجهد العالي. تنتج نوى المسحوق (MPP ، High Flux ، Kool Mμ) تشبعًا أكثر ليونة ، و Bmax أكبر وثباتًا أكثر فائدة في درجة الحرارة وغالبًا ما يكون الخيار المفضل في عدد من استخدامات flyback أو المحاثات.

إمدادات الطاقة عالية التردد ، سواء كانت محولات أو محولات ، تقترح سعرًا أرخص ، ووزنًا وبنية أقل مقارنة بخيارات الطاقة التقليدية 60 هرتز و 400 هرتز.

العديد من النوى في هذا الجزء المحدد عبارة عن تصميمات نموذجية تستخدم بشكل متكرر في المهنة.

المواد الأساسية

المواد F و P و R ، التي تسهل الحد الأدنى من العيوب الأساسية وكثافة تدفق التشبع القصوى ، موصى بها لوظائف الطاقة العالية / درجات الحرارة العالية. ينخفض ​​العجز الأساسي للمادة P مع درجة حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية تنخفض خسائر المواد إلى ما يصل إلى 100 درجة مئوية.

توفر لك المواد J و W مقاومة فائقة للمحولات العريضة ، مما يجعلها موصى بها أيضًا لمحولات الطاقة منخفضة المستوى.

الهندسة الأساسية

1) هل يمكن الألوان

يتم تصنيع نوى القدر لتطويق بكرة الجرح. هذا يسهل حماية الملف من انتقاء EMI من البدائل الخارجية.

تلتزم جميع النسب الأساسية للوعاء إلى حد كبير بمواصفات IEC لضمان وجود قابلية التبادل بين الشركات. كل من بكرات الدوائر العادية والمطبوعة
في السوق ، وكذلك أجهزة التركيب والتجميع.

نظرًا لتصميمها ، عادةً ما يكون لب القدر نواة باهظة الثمن مقارنة بالتنسيقات المختلفة ذات الحجم المماثل. لا يمكن الوصول بسهولة إلى قلب الأواني لأغراض الطاقة الكبيرة.

2) لوح مزدوج وكور RM

تتشابه نوى المركز الصلبة ذات الجوانب الصلبة مع نوى الأواني ، ولكنها تمتلك جزءًا من الجزء الذي يقلل من أي جزء من التنورة. تتيح المداخل الكبيرة إمكانية إدخال أسلاك أكبر وتساهم في التخلص من الحرارة من الإعداد.

ألوان RM تشبه نوى القدر ، ومع ذلك فهي مصممة لتقليص مساحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، مما يوفر ما لا يقل عن 40 ٪ تخفيضات في مساحة التثبيت.

يمكن الحصول على دائرة مطبوعة أو بكرات عادية. تتيح مشابك وحدة واحدة مباشرة بناء خالٍ من المتاعب. يمكن تحقيق المخطط السفلي.

توفر القطعة الوسطى المتينة فقدانًا أقل في اللب والذي بدوره يزيل تراكم الحرارة.

3) EP CORES

النوى EP عبارة عن تصميمات دائرية مركزية تكعيبية تحيط بالملف تمامًا باستثناء محطات لوحة الدوائر المطبوعة. يزيل المظهر المحدد تأثير شقوق تدفق الهواء التي تنشأ عند جدران التزاوج في المسار المغناطيسي ويمنحك نسبة حجم أكبر إلى المساحة المطلقة المستخدمة. الحماية من الترددات الراديوية رائعة جدًا.

4) ألوان PQ

تم تصميم نوى PQ بشكل مميز لإمدادات الطاقة ذات الوضع التبديل. يسمح التصميم بأكبر نسبة من الكتلة إلى منطقة اللف ومساحة السطح.

لذلك ، يمكن تحقيق كل من الحث الأمثل وسطح اللف مع البعد الأساسي الأدنى المطلق.

ونتيجة لذلك ، توفر النوى خرجًا مثاليًا للطاقة بأقل كتلة وأبعاد محولات مجمعة ، جنبًا إلى جنب مع احتلال مستوى أدنى من المساحة على لوحة الدوائر المطبوعة.

أصبح الإعداد باستخدام بكرات الدوائر المطبوعة والمشابك أحادية البت أمرًا سهلاً. يضمن هذا النموذج الاقتصادي مقطعًا مستعرضًا أكثر تجانسًا ، وبالتالي تعمل النوى غالبًا مع عدد أقل من المواضع الساخنة مقارنةً بالتخطيطات المختلفة.

5) والألوان

تعتبر النوى E أرخص من نوى القدر ، مع وجود جوانب لف المكوك المباشر والتجميع غير المعقد. يمكن تحقيق لف العصابة من أجل استخدام البكرات باستخدام هذه النوى.

لا تقدم النوى الإلكترونية أبدًا الحماية الذاتية على الإطلاق. تم تصميم تخطيطات حجم التصفيح E لاستيعاب البكرات التي يمكن الوصول إليها تجاريًا في الأوقات الماضية والتي تهدف إلى مطابقة أختام الشريط لقياسات التصفيح المعتادة.

متري و أحجام DIN يمكن العثور عليها أيضًا. عادةً ما يتم تضمين النوى E في تناسق مختلف ، مما يوفر مجموعة متنوعة من مناطق المقطع العرضي. تميل البكرات لهذه المناطق المقطعية المختلفة إلى أن تكون متاحة تجاريًا.

عادةً ما يتم تثبيت النوى الإلكترونية في اتجاهات فريدة ، في حالة التفضيل ، امنح ملف تعريف منخفض.
يمكن العثور على بكرات الدوائر المطبوعة للتثبيت المنخفض.

النوى الإلكترونية هي تصميمات معروفة بسبب أسعارها المعقولة ، وسهولة التجميع واللف ، والانتشار المنظم لمجموعة متنوعة من الأجهزة.

6) المستوي والألوان

يمكن العثور على النوى المستوية E في جميع قياسات IEC التقليدية تقريبًا ، جنبًا إلى جنب مع العديد من السعات التكميلية.

تتطابق مادة Magnetics R بشكل لا تشوبه شائبة مع الأشكال المستوية نظرًا لانخفاض خسائرها الأساسية AC والحد الأدنى من الخسائر عند 100 درجة مئوية.

تتميز التخطيطات المستوية في معظم الحالات بأرقام دوران منخفضة وتبديد حراري مقبول على عكس محولات الفريت القياسية ، ولهذا السبب تؤدي التصميمات المثالية للمساحة والفعالية إلى زيادة كثافة التدفق. في هذه الاختلافات ، تكون ميزة الأداء العام لمادة R ملحوظة بشكل أساسي.

يمتد امتداد الساق وارتفاع النافذة (النسب B و D) بالمرونة للأغراض الفردية بدون أدوات جديدة. هذا يجعل من الممكن للمطور ضبط المواصفات الأساسية النهائية لتتناسب بدقة مع ارتفاع كومة الموصلات المستوية ، التي تفتقر إلى أي مساحة مستهلكة.

يتم تقديم المقاطع وفتحات القصاصة في العديد من الحالات ، والتي يمكن أن تكون فعالة بشكل خاص للنماذج الأولية. علاوة على ذلك ، فإن النوى I هي معيار مقترح ، مما يسمح بمزيد من القدرة على التكيف في التخطيط.

تأتي الأنماط المستوية E-I في متناول يدي لتمكين مزج الوجه الفعال في إنتاج كميات كبيرة ، وكذلك لإنشاء نوى محث فجوة حيث يجب أن يتم النظر إلى عمليات السحب الهامشية بدقة على حساب الهيكل المستوي.

7) EC و ETD و EER و ER CORES

هذه الأنواع من الأنماط هي مزيج بين النوى E ونوى القدر. مثل النوى E ، فإنها توفر فجوة هائلة على كلا الجانبين. يتيح ذلك مساحة مرضية للأسلاك الأكبر حجمًا اللازمة لإمدادات الطاقة ذات الوضع تبديل جهد الخرج.

وبصرف النظر عن ذلك ، فإنه يضمن دوران الهواء الذي يحافظ على برودة البناء.

القطعة الوسطى دائرية ، تشبه إلى حد بعيد قطعة لب القدر. أحد الجوانب الإيجابية للعمود المركزي الدائري هو أن اللف يحمل فترة مسار أصغر حوله (أسرع بنسبة 11٪) مقارنة بالسلك حول عمود مركزي من النوع المربع مع نفس منطقة المقطع العرضي.

هذا يقلل من خسائر اللفات بنسبة 11٪ كما أنه يجعل من الممكن للنواة التعامل مع قدرة الإنتاج المحسنة. بالإضافة إلى ذلك ، يعمل العمود المركزي الدائري على تقليل الطية المسننة في النحاس التي تظهر مع لف على عمود مركزي من النوع المربع.

8) الأعاصير

تعتبر Toroids فعالة من حيث التكلفة لإنتاجها ، فهي الأقل تكلفة من معظم التصاميم الأساسية ذات الصلة. نظرًا لعدم ضرورة استخدام مكوك ، فإن الملحقات ورسوم الإعداد لا تذكر.

يتم الانتهاء من اللف على معدات اللف الحلقي. السمة الواقية صوت جميل.

ملخص

توفر لك هندسة الفريت خيارًا كبيرًا في الأحجام والأنماط. عند اختيار نواة لاستخدامات مصدر الطاقة ، يجب تقييم المواصفات المعروضة في الجدول 1.

اختيار الحجم الأساسي للمحول

عادة ما تكون قدرة معالجة الطاقة على قلب المحول متوقفة على منتج WaAc الخاص به ، حيث يمثل Wa مساحة النافذة الأساسية المعروضة ، ويكون التيار المتردد هو المساحة المستعرضة الأساسية المفيدة.

بينما تمكّن المعادلة أعلاه من تعديل WaAc اعتمادًا على هندسة جوهرية معينة ، فإن تقنية Pressman تستفيد من الطوبولوجيا كعامل أساسي وتمكن الصانع من تحديد كثافة التيار.

معلومات عامة

المحول المثالي ليس سوى محول يعد بالحد الأدنى من الانخفاض الأساسي بينما يتطلب أقل حجم للغرفة.

يتأثر الخسارة الأساسية في نواة معينة على وجه التحديد بكثافة التدفق جنبًا إلى جنب مع التردد. التردد هو العامل الحاسم فيما يتعلق بالمحول. يشير قانون فاراداي إلى أنه مع زيادة سرعة التردد ، تنخفض كثافة التدفق وفقًا لذلك.

تقل الصفقات الخاسرة الأساسية كثيرًا في حالة انخفاض كثافة التدفق مقارنةً بزيادة التردد. كتوضيح ، عندما يتم تشغيل محول عند 250 كيلو هرتز و 2 كيلو جرام على مادة R عند 100 درجة مئوية ، فمن المحتمل أن تكون الأعطال الأساسية حوالي 400 ميغاواط / سم 3.

إذا تم إجراء التردد مرتين وكانت معظم القيود الأخرى سليمة ، نتيجة لقانون فاراداي ، فمن المحتمل أن تكون كثافة التدفق 1 كيلو جرام وستكون عمليات السحب الأساسية الناتجة حوالي 300 ميجا واط / سم 3.

محولات القدرة الفريتية القياسية هي خسارة أساسية محدودة تتراوح من 50-200 ميجاوات / سم 3. يمكن تشغيل النماذج المستوية بشكل أكثر حزمًا ، حتى 600 ميغاواط / سم 3 ، بسبب تبديد الطاقة الأكثر فائدة ونحاسًا أقل في اللفات.

فئات CIRCUIT

عدد من ردود الفعل الأساسية على العديد من الدوائر هي: دائرة الدفع والسحب فعالة لأن الجهاز يتسبب في استخدام ثنائي الاتجاه لنواة المحول ، مما يقدم مخرجات مع تموج منخفض. على الرغم من ذلك ، فإن الدوائر متطورة للغاية ، ويمكن أن يؤدي تشبع قلب المحول إلى انهيار الترانزستور عندما تحمل ترانزستورات الطاقة خصائص تبديل غير متساوية.

دوائر التغذية الأمامية أرخص من حيث التكلفة ، مع تطبيق ترانزستور واحد فقط. يعد Ripple ضئيلًا بسبب حقيقة أن تدفقات الحالة الحالية المستقرة على ما يبدو في المحول بغض النظر عما إذا كان الترانزستور قيد التشغيل أو الإيقاف. دائرة flyback مباشرة وبأسعار معقولة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مشكلات EMI أقل بكثير. على الرغم من ذلك ، يكون المحول أكبر ويتموج أكثر أهمية.

دائرة دفع وسحب

ويرد في الشكل 2 أ دائرة دفع وسحب تقليدية. جهد التغذية هو ناتج شبكة IC ، أو الساعة ، والتي تتأرجح الترانزستورات بالتناوب ON و OFF. يتم في النهاية تكرير الموجات المربعة عالية التردد على خرج الترانزستور ، لتوليد التيار المستمر.

الأساسية في دائرة الدفع والسحب

بالنسبة لمحولات الفريت ، عند 20 كيلو هرتز ، من المعروف عادة استخدام المعادلة (4) بمستوى كثافة تدفق (ب) يبلغ ± 2 كيلو جرام كحد أقصى.

يمكن استخلاص ذلك من خلال المقطع الملون لحلقة التباطؤ في الشكل 2 ب. يتم اختيار هذه الدرجة B بشكل أساسي لأن الجانب المقيد لاختيار نواة بهذا التردد هو خسارة النواة.

عند 20 كيلو هرتز ، إذا كان المحول مثاليًا لكثافة التدفق حول التشبع (كما تم تنفيذه لتخطيطات التردد الأصغر) ، فإن النواة ستكتسب ارتفاعًا غير متحكم فيه في درجة الحرارة.

لهذا السبب ، فإن كثافة تدفق التشغيل الأصغر التي تبلغ 2 كيلوجرام ستحد في معظم الحالات من الخسائر الأساسية ، وبالتالي تساعد في زيادة درجة الحرارة المعقولة في اللب.

فوق 20 كيلو هرتز ، تزيد الخسائر الأساسية. لتنفيذ SPS عند الترددات المرتفعة ، من المهم تنفيذ معدلات تدفق النواة أقل من 2 كجم. يوضح الشكل 3 الانخفاض في مستويات التدفق لمادة الفريت المغنطيسية 'P' الحيوية للمساهمة في خسائر أساسية ثابتة تبلغ 100 ميجاوات / سم 3 عند ترددات عديدة ، مع ارتفاع درجة الحرارة المثلى بمقدار 25 درجة مئوية.

في دائرة التغذية الأمامية الموضحة في الشكل 4 أ ، يتم تنفيذ المحول في الربع الأول من حلقة التباطؤ. (الشكل 4 ب).

النبضات أحادية القطب التي يتم تنفيذها على جهاز أشباه الموصلات تؤدي إلى تشغيل قلب المحول من قيمة BR بالقرب من التشبع. نظرًا لتقليص حجم النبضات إلى الصفر ، يعود اللب إلى معدل BR الخاص به.

لتكون قادرًا على الحفاظ على الكفاءة الفائقة ، يتم الحفاظ على المحاثة الأولية عالية للمساعدة في تقليل تيار المغنطة وتقليل سحب الأسلاك. هذا يعني أن اللب يحتاج إلى صفر أو حد أدنى من فتح تدفق الهواء.




السابق: قابل للتعديل 3V ، 5V ، 6V ، 9V ، 12V ، 15V دائرة امدادات الطاقة المزدوجة التالي: إضافة شرارة متعددة PWM إلى دائرة إشعال السيارات