Nagy induktivitású Sendust mag Sendust blokk mag Nagy áteresztőképesség

A Sendust egy mágneses fémpor, amelyet Hakaru Masumoto talált fel a japán Sendai-i Tohoku Imperial Egyetemen 1936 körül a permalloy alternatívájaként a telefonhálózatok induktoros alkalmazásaiban.A por összetétele jellemzően 85% vas, 9% szilícium és 6% alumínium.A port szinterelik magokká, hogy induktorokat gyártsanak.A Sendust magok nagy mágneses permeabilitással (140 000-ig), alacsony veszteséggel, alacsony koercitivitással (5 A/m), jó hőmérsékleti stabilitással és 1 T-ig terjedő telítési fluxussűrűséggel rendelkeznek.
Kémiai összetétele és krisztallográfiai szerkezete miatt a Sendust egyidejűleg nulla magnetostrikciót és nulla magnetokristályos anizotrópiai állandót mutat K1.
A Sendust keményebb, mint a permalloy, ezért hasznos kopásálló alkalmazásoknál, például mágneses rögzítőfejeknél.

Hogyan válasszuk ki, hogy milyen típusú, elosztott légrésű pormagokat használjunk a teljesítményinduktorok és fojtótekercsek tervezésénél

Bevezetés

Ez az alkalmazási útmutató néhány általános iránymutatást mutat be a pormaganyagok (MPP, Sendust, Kool Mu®, High Flux vagy Iron Powder) optimális kiválasztásához a különböző induktor-, fojtó- és szűrőkialakítási követelményekhez.Az egyik típusú anyag kiválasztása a másikkal szemben gyakran a következőktől függ:
1) DC előfeszítő áram az induktoron keresztül
2) Környezeti üzemi hőmérséklet és elfogadható hőmérséklet-emelkedés.A 100 °C feletti környezeti hőmérséklet ma már meglehetősen gyakori.
3) Méretkorlátozás és rögzítési módok (átmenő furat vagy felületi szerelés)
4) Költségek: a vaspor a legolcsóbb, az MPP pedig a legkiterjedtebb.
5) A mag elektromos stabilitása hőmérséklet-változásokkal
6) A maganyag elérhetősége.Például a Micrometals #26 és #52 főleg raktárról kapható.A leggyakrabban elérhető MPP magok a 125 permeabilitású anyagok stb.

A ferromágneses technológia közelmúltbeli fejlődésének eredményeként a tervezés optimalizálásához szükséges maganyagok nagyobb választéka áll rendelkezésre.A kapcsolóüzemű tápegységek (SMPS), induktorok, fojtótekercsek és szűrők tipikus anyagai az MPP (molypermalloy por), a High Flux , a Sendust és az Iron Powder magok.A fenti teljesítménymag-anyagok mindegyike egyedi jellemzőkkel rendelkezik, amelyek különböző alkalmazásokhoz alkalmasak.
A fenti pormagok gyakori gyártói a következők:
1) Mikrofémek vaspor magokhoz.Csak a Micrometals magokat tesztelték hőstabilitás szempontjából, a CWS pedig csak Micrometals magokat használ minden kialakításában.
2) Magnetics Inc, Arnold Engineering, CSC és T/T Electronics az MPP, Sendust (Kool Mu®) és High Flux magokhoz
3) TDK, Tokin, Toho a Sendust Cores számára

A pormagokkal a nagy áteresztőképességű anyagot őrlik vagy porlasztják.A magok permeabilitása a nagy áteresztőképességű anyagok részecskeméretétől és sűrűségétől függ.Ennek az anyagnak a részecskeméretének és sűrűségének beállítása a magok eltérő permeabilitásához vezet.Minél kisebb a részecskeméret, annál kisebb az áteresztőképesség és annál jobb a DC előfeszítési jellemzők, de magasabb költséggel.Az egyes porrészecskék egymástól el vannak szigetelve, ami lehetővé teszi, hogy a magoknak természetüknél fogva elosztott légrései legyenek az energia tárolására az induktorban.

Ez az elosztott légrés tulajdonság biztosítja, hogy az energia egyenletesen tárolódik a magon keresztül.Ez jobb hőmérséklet-stabilitást biztosít a magnak.A résezett vagy hasított ferritek az energiát a helyi légrésben tárolják, de sokkal nagyobb fluxusszivárgással, helyi résveszteséget és interferenciát okozva.Egyes esetekben ez a lokalizált rés miatti veszteség meghaladhatja magát a magveszteséget.A réses ferritmagban lévő légrés lokális jellege miatt nem mutat jó hőmérsékleti stabilitást.

Az optimális magválasztás a legjobb anyag kiválasztása minimális kompromisszumok mellett, miközben minden tervezési célt teljesít.Ha a költség az elsődleges tényező, akkor a vaspor a választás.Ha a hőmérséklet-stabilitás az elsődleges szempont, az MPP lesz az első lehetőség.Az egyes anyagok tulajdonságait röviden tárgyaljuk.
Mind a 3 típusú pormag megvásárolható online kis mennyiségben raktárról (azonnali szállítás) a következő weboldalon: www.cwsbytemark.com.Ezen anyagok további műszaki adatai a www.bytemark.com oldalon találhatók

MPP (Molypermalloy Powder Cores)
Összetétel: Mo-Ni-Fe

Az MPP magok a legalacsonyabb teljes magveszteséggel és a legjobb hőmérsékleti stabilitással rendelkeznek.Az induktivitás eltérése általában 1% alatt van 140 °C-ig. Az MPP magok 26, 60, 125, 160, 173, 200 és 550 kezdeti permeabilitásban (µi) állnak rendelkezésre. Az MPP nagy ellenállást, alacsony hiszterézist és örvényáramot kínál veszteségeket és nagyon jó induktivitás-stabilitást DC előfeszítés és AC feltételek mellett.Váltóáramú gerjesztés esetén az induktivitás változása 2% alatt van (nagyon stabil) µi=125 mag esetén 2000 gauss feletti AC fluxussűrűség mellett.Nem telítődik könnyen magas egyenáramú mágnesezettség vagy DC előfeszítés esetén. Az MPP mag telítési fluxussűrűsége körülbelül 8000 gauss (800 mT)

Más anyagokhoz képest az MPP magok a legköltségesebbek, de a legjobb minőségűek a magveszteség és a stabilitás szempontjából.Egyenáramú előfeszítést igénylő alkalmazások esetén kövesse az alábbi irányelveket.A kezdeti permeabilitás 20%-nál kisebb csökkenése DC előfeszítés mellett: - µi= 60 mag esetén max.DC torzítás < 50 oersted;µi=125, max.DC torzítás < 30 oersted;µi=160, max.DC torzítás <20 oersted.

Egyedi tulajdonságok

1. A legalacsonyabb magveszteség az összes poranyag között.Alacsony hisztérikus veszteség, ami alacsony jeltorzítást és alacsony maradványveszteséget eredményez.
2.A legjobb hőmérséklet-stabilitás.1% alatt.
3. A maximális telítési fluxussűrűség 8000 gauss (0,8 tesla)
4. Induktivitástűrés: + - 8%.(3% 500 Hz-ről 200 Khz-re)
5. Leggyakrabban repülési, katonai, orvosi és magas hőmérsékletű alkalmazásokban használják.
6. A legkönnyebben elérhető a nagy fluxushoz és a sedusthoz képest.
Alkalmazások:
High Q szűrők, töltőtekercsek, rezonancia áramkörök, RFI szűrők 300 kHz alatti frekvenciákhoz, transzformátorok, fojtótekercsek, differenciál üzemmódú szűrők és DC előfeszített kimeneti szűrők.

Nagy fluxusú magok
Összetétel: Ni-Fe

A High Flux magok tömörített 50% nikkelből és 50% vasötvözet porból állnak.Az alapanyag hasonló a hagyományos nikkel-vas lamináláshoz a szalagos tekercsmagokban.A High Flux magok nagyobb energiatároló képességgel és nagyobb telítési fluxussűrűséggel rendelkeznek.Telítési fluxussűrűségük 15 000 gauss (1500 mT) körül van, ami nagyjából megegyezik a vaspor magéval.A High Flux magok valamivel alacsonyabb magveszteséget biztosítanak, mint a Sendust.A High Flux magvesztesége azonban valamivel magasabb, mint az MPP magoké.A High Flux magokat leggyakrabban olyan alkalmazásokban használják, ahol nagy az egyenáramú előfeszítő áram.Azonban nem olyan könnyen elérhető, mint az MPP vagy a Sendust, és korlátozottak az áteresztőképességben vagy a méretben.
Alkalmazások:

1) Line Noise szűrőkben, ahol az induktornak nagy váltakozó feszültséget kell támogatnia telítés nélkül.

2) Szabályozók kapcsolása Induktorok nagy mennyiségű DC előfeszítő áram kezelésére

3) Impulzustranszformátorok és Flyback transzformátorok, mivel maradék fluxussűrűsége közel nulla gauss.A 15K gauss telítési fluxussűrűséggel a használható fluxussűrűség (nulla és 15K gauss között) ideálisan alkalmas unipoláris meghajtó alkalmazásokhoz, például impulzustranszformátorokhoz és flyback transzformátorokhoz.

Kool Mu® / SENDUST
Összetétel: Al-Si-Fe

A Sendust magokat Kool Mu® néven is ismerik a Magnetics Inc.-től, a Sendust anyagot először Japánban használták a Sendai nevű területen, és ezt nevezték „por” magnak, és így Sendust néven is.Általánosságban elmondható, hogy a Sendust magok vesztesége lényegesen kisebb, mint a vaspor magoknak, de nagyobb a magveszteségük, mint az MPP magoknak.A vasporhoz képest a kibocsátott magveszteség a vaspor magveszteségének 40-50%-a is lehet.A Sendust magok nagyon alacsony magnetostrikciós együtthatóval is rendelkeznek, ezért alkalmasak alacsony hallható zajt igénylő alkalmazásokhoz.A Sendust magok telítési fluxussűrűsége 10 000 gauss, ami alacsonyabb, mint a vaspor.A Sendust azonban nagyobb energiatárolást kínál, mint az MPP vagy a résezett ferritek.

A Sendust magok 60 és 125 kezdeti permeabilitásban (Ui) állnak rendelkezésre. A Sendust mag minimális változást tesz lehetővé a permeabilitásban vagy az induktivitásban (3% alatt, ha ui=125) váltakozó áramú gerjesztés mellett.A hőmérséklet-stabilitás nagyon jó a csúcsminőségben.Az induktivitás változása kevesebb, mint 3% környezeti hőmérsékletről 125 °C-ra. Azonban, ahogy a hőmérséklet 65 °C-ra csökken, az induktivitás körülbelül 15%-kal csökken µi=125 esetén.Vegye figyelembe azt is, hogy a hőmérséklet emelkedésével a szálló por induktivitása csökken, szemben az összes többi poranyag induktivitásának növekedésével.Ez jó választás lehet a hőmérséklet-kompenzációhoz, ha más anyagokkal együtt használják egy kompozit magszerkezetben.

A Sendust magok olcsóbbak, mint az MPP-k vagy a nagy fluxusok, de valamivel drágábbak, mint a vasporos magok.Az egyenáramú előfeszítési feltételeket tartalmazó alkalmazásokhoz kövesse az alábbi irányelveket.A kezdeti permeabilitás 20%-os csökkenése DC előfeszítés mellett:

µi= 60 mag esetén max.DC torzítás < 40 oersted;µi=125, max.DC torzítás < 15 oersted.

Egyedi tulajdonságok

1. Kisebb magveszteség, mint a vaspornál.
2. Alacsony magnetostrikciós együttható, alacsony hallható zaj.
3. Jó hőmérséklet-stabilitás.4% alatt -15 °C-ról 125 °C-ra
4. Maximális fluxussűrűség: 10 000 gauss (1,0 tesla)
5.Induktivitástűrés: ±8%.
Alkalmazások:
1. Kapcsoló szabályozók vagy teljesítményinduktorok az SMPS-ben
2. Fly-back és impulzus transzformátorok (induktorok)
3.In-Line zajszűrők
4. Lengőfojtó
5. Fázisvezérlő áramkörök (alacsony hangzaj) fényerő-szabályozók, motorfordulatszám-szabályozó eszközök.
Vaspor
Összetétel: Fe

A vaspor a legköltséghatékonyabb az összes pormag közül.Költséghatékony tervezési alternatívát kínál az MPP, High Flux vagy Sendust magokhoz.Az összes poranyag közül a nagyobb magveszteség nagyobb méretű magok használatával kompenzálható.Számos alkalmazásban, ahol a vaspormagokban a hely és a magasabb hőmérséklet-emelkedés jelentéktelen a költségmegtakarításhoz képest, a vasporos magok kínálják a legjobb megoldást.A vaspor magok 2 osztályban kaphatók: karbonil vas és hidrogénnel redukált vas.A karbonilvas kisebb magveszteséggel rendelkezik, és magas Q értéket mutat az RF alkalmazásokhoz.

Az Iron Powder magok 1-től 100-ig terjedő permeabilitásban kaphatók. Az SMPS alkalmazásokhoz használt népszerű anyagok a #26 (µi=75), #8/90 (µi=35), #52 (µi=75) és #18 (µi=). 55).A vaspor magok telítési fluxussűrűsége 10 000-15 000 gauss.A vaspor magok meglehetősen stabilak a hőmérsékleten.A #26-os anyag hőmérséklet-stabilitása 825 ppm/C (az induktivitás változása kb. 9% 125°C-ig terjedő hőmérséklet-változás mellett). Az 52-es anyag 650 PPM/C (7%).A #18 anyag 385 PPM/C (4%), a #8/90 anyag pedig 255 PPM/C (3%).

A vaspor magok ideálisak az alacsonyabb frekvenciájú alkalmazásokhoz.Mivel hiszterézisük és örvényáram-magveszteségük nagyobb, az üzemi hőmérsékletet 125 °C alá kell korlátozni.

Az egyenáramú előfeszítési feltételeket tartalmazó alkalmazásokhoz a következő irányelvek betartása javasolt.A kezdeti permeabilitás 20%-os csökkenése DC előfeszítés mellett:

A 26-os anyag esetében max. DC előfeszítés < 20 oersted;
Az 52-es anyag esetében max. DC előfeszítés < 25 oersted;
A 18-as anyag esetében max. DC előfeszítés < 40 oersted;
Anyag #8/90 esetén max. DC előfeszítés < 80 oersted.

Egyedi tulajdonságok

1.A legalacsonyabb költségek.
2. Alacsony frekvenciájú alkalmazásokhoz (<10OKHz).
3.Magas maximális fluxussűrűség: 15 000 gauss
4. Induktivitástűrés ± 10%
Alkalmazások:
1.Energiatároló induktor
2. Alacsony frekvenciájú egyenáramú kimeneti fojtótekercsek
3,60 Hz differenciál üzemmódú EMI Line Fojtók
4. Fénytompítók Fojtók
5. Teljesítménytényező korrekciós fojtók.
6. Rezonáns induktorok.
7. Impulzus és Fly-back Transformers
8.In-line zajszűrők.Képes ellenállni a nagy AC vonali áramnak telítés nélkül.
DC előfeszített induktor működés.
20%-os áteresztőképességi határok

Egyenáramú mágnesezési körülmények között minden poranyag permeabilitása csökken, amint az a diagramokon látható.A fenti adatok 20 gauss AC fluxussűrűséget feltételeznek.Olyan alkalmazásoknál, mint a kimeneti fojtótekercsek, ahol az induktorok egyenáramúak, ki kell számítani a mágnesezési erőt (H=0,4*PHI*N*l/l), és a fordulatok számát növelni kell az áteresztőképesség csökkenése miatt.Ha a számított mágnesezési erő (H) a fenti maximális DC előfeszítési határokon belül van, a tervezőnek csak legfeljebb 20%-kal kell növelnie a fordulatokat.

Relatív költség összehasonlító táblázat
Az egyes anyagok relatív költségei a mindenkori termékárakon és nyersanyagköltségeken alapulnak.Ezek a számok csak tájékoztató jellegűek.Általában a Micrometal 26-os vaspora a legköltséghatékonyabb, és az MPP-k a legköltségesebb anyagok.
Sok vaspormag gyártó és importőr létezik, és ezek többsége nem rendelkezik a Micrometals minőségi szintjével.