이 게시물에서는 주어진 SMPS 회로 설계와의 적절한 호환성을 보장하기 위해 올바른 사양의 페라이트 코어 재료를 선택하는 방법을 배웁니다.

왜 페라이트 코어인가

페라이트는 훌륭한 핵심 물질입니다 변압기 용 , 20kHz ~ 3MHz 주파수 스펙트럼의 인버터 및 인덕터, 코어 비용 감소 및 코어 손실 최소화의 이점으로 인해.

페라이트는 고주파 (20kHz ~ 3MHz) 인버터 전원 공급 장치에 효과적인 재료입니다.

저전력, 저주파 기능을위한 포화 접근 방식에 페라이트를 사용해야합니다 (<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.

2 트랜스포머 모델은 탁월한 효율성의 환상적인 주파수 내구성과 최소한의 스위칭 손실을 제공합니다.

페라이트 코어는 일반적으로 플라이 백 변압기 버전에 사용됩니다. , 최소 코어 비용, 감소 된 회로 비용 및 최고의 전압 효율성을 제공합니다. 분말 코어 (MPP, High Flux, Kool Mμ®)는 더 부드러운 채도, 더 큰 Bmax 및 더 유리한 온도 상수를 생성하며 종종 여러 플라이 백 사용 또는 인덕터에서 선호되는 옵션입니다.

고주파 전원 공급 장치 (인버터 및 컨버터)는 기존의 60 헤르츠 및 400 헤르츠 전원 옵션에 비해 가격이 저렴하고 무게와 구조가 줄어 듭니다.

이 특정 세그먼트의 여러 코어는 직업에서 자주 사용되는 일반적인 디자인입니다.

핵심 재료

최소 코어 단점과 최대 포화 자속 밀도를 촉진하는 F, P 및 R 재료는 고전력 / 고온 기능을 위해 권장됩니다. P 재료 코어 결함은 최대 70 ° C의 온도로 감소합니다. R 재료 손실은 최대 100 ° C까지 감소합니다.

J 및 W 재료는 넓은 변압기에 대해 우수한 임피던스를 제공하므로 저수준 전력 변압기에도 권장됩니다.

핵심 기하학

1) 색상 수

포트 코어는 감긴 보빈을 거의 둘러싸도록 제조됩니다. 이것은 코일이 외부 대안으로부터 EMI를 선택하지 못하도록 보호합니다.

포트 코어 비율은 거의 모두 IEC 사양을 고수하여 회사 간의 호환성을 보장합니다. 일반 및 인쇄 회로 보빈은 모두
마운팅 및 조립 하드웨어와 마찬가지로 시장에서.

레이아웃으로 인해 팟 코어는 일반적으로 유사한 크기의 다른 형식에 비해 더 비싼 코어입니다. 상당한 전력 목적을위한 포트 코어는 쉽게 접근 할 수 없습니다.

2) 이중 슬랩 및 RM 코어

슬래브 측면 솔리드 센터 포스트 코어는 포트 코어와 유사하지만 스커트의 양쪽 부분에서 세그먼트가 최소화됩니다. 입구가 많으면 더 큰 전선을 끼울 수 있고 설정에서 열을 제거하는 데 기여합니다.

RM 색상 팟 코어와 유사하지만 PCB 면적을 줄여 설치 공간을 최소 40 % 줄입니다.

인쇄 회로 또는 일반 보빈을 얻을 수 있습니다. 간단한 1 개 유닛 클램프로 번거롭지 않은 구성이 가능합니다. 더 낮은 윤곽을 얻을 수 있습니다.

견고한 중간 부분은 코어 손실이 적어 열 축적을 제거합니다.

3) EP 코어

EP 코어는 인쇄 회로 기판 단자를 제외하고 코일을 완전히 둘러싸는 원형 중앙 기둥 입방체 디자인입니다. 특정한 외관은 마그네틱 트랙의 결합 벽에 형성된 기류 틈새의 영향을 제거하고 사용 된 절대 영역에 대해 더 큰 부피 비율을 제공합니다. RF로부터 보호하는 것은 매우 훌륭합니다.

4) PQ 색상

PQ 코어는 스위치 모드 전원 공급 장치를 위해 특별히 고안되었습니다. 이 레이아웃은 권선 영역 및 표면적에 대한 벌크의 최대 비율을 허용합니다.

따라서 절대 최소 코어 치수로 최적의 인덕턴스와 권선 표면을 모두 얻을 수 있습니다.

결과적으로 코어는 인쇄 회로 기판에서 최소한의 공간을 차지하면서 변압기 질량과 치수를 가장 적게 조립하여 최적의 전력 출력을 제공합니다.

인쇄 회로 보빈과 1 비트 클램프로 쉽게 설정할 수 있습니다. 이 경제적 인 모델은 훨씬 더 균일 한 단면을 보장하므로 코어는 종종 다른 레이아웃에 비해 더 적은 양의 핫 포지션으로 작동합니다.

5) 및 색상

E 코어는 팟 코어보다 저렴하지만 간단한 보빈 와인딩 및 복잡하지 않은 조립의 측면을 가지고 있습니다. 이 코어를 사용하여 사용하는 보빈에 대해 갱 와인딩을 수행 할 수 있습니다.

E 코어는 전혀 동일하지 않으며 자체 차폐 기능을 제공하지 않습니다. 라미네이션 크기 E 레이아웃은 일반적인 라미네이션 측정의 스트립 스탬핑을 준수하기 위해 과거에 상업적으로 액세스 할 수있는 보빈을 수용하도록 설계되었습니다.

메트릭 및 DIN 크기 또한 찾을 수 있습니다. E 코어는 일반적으로 다양한 일관성에 내장되어 다양한 단면적을 제공합니다. 이러한 다양한 단면적을위한 보빈은 상업적으로 접근 할 수있는 경향이 있습니다.

E 코어는 일반적으로 고유 한 방향으로 설치되며, 선호하는 경우 로우 프로파일을 부여합니다.
로우 프로파일 고정 용 인쇄 회로 보빈을 찾을 수 있습니다.

E 코어는 저렴한 가격, 조립 및 권선의 편의성, 다양한 하드웨어의 조직화 된 보급률로 인해 잘 알려진 디자인입니다.

6) 평면 및 색상

평면 E 코어는 몇 가지 추가 용량과 함께 거의 모든 IEC 기존 측정에서 찾을 수 있습니다.

Magnetics R 소재는 AC 코어 손실이 감소하고 100 ° C에서 손실이 최소화되므로 평면 형상에 완벽하게 일치합니다.

대부분의 경우 평면 레이아웃은 표준 페라이트 트랜스포머와 달리 낮은 턴 수와 만족스러운 열 손실을 가지며, 이러한 이유로 공간 및 효율성을위한 이상적인 설계는 자속 밀도를 증가시킵니다. 이러한 변형에서 R 재료의 전반적인 성능 이점은 주로 상당히 주목할 만합니다.

레그 스팬 및 창 높이 (B 및 D 비율)는 새로운 도구없이 개별 용도에 맞게 유연합니다. 이를 통해 개발자는 최종 코어 사양을 미세 조정하여 평면 컨덕터 스택 높이에 정확하게 맞출 수 있으며 공간이 부족합니다.

클립과 클립 슬롯은 다양한 경우에 제공되며 특히 프로토 타이핑에 효과적 일 수 있습니다. I- 코어는 또한 제안 된 표준으로 레이아웃에 더 많은 적응성을 허용합니다.

E-I 평면 패턴은 대량 생산에서 효과적인 페이스 블렌딩을 가능하게하고 평면 구조로 인해 프린 징 드로 다운을 철저히 고려해야하는 갭 인덕터 코어를 생성하는 데 유용합니다.

7) EC, ETD, EER 및 ER 코어

이러한 유형의 패턴은 E 코어와 포트 코어가 혼합 된 것입니다. E 코어와 마찬가지로 양쪽에 엄청난 간격을 제공합니다. 이는 감소 된 출력 전압 스위치 모드 전원 공급 장치에 필요한 더 큰 크기의 와이어를위한 만족스러운 공간을 제공합니다.

그 외에도 건설을 더 차갑게 유지하는 공기 순환을 보장합니다.

중간 부분은 원형이며 냄비 코어와 매우 유사합니다. 원형 중앙 기둥의 긍정적 인 측면 중 하나는 매우 동일한 단면적을 가진 정사각형 중앙 기둥 주위의 와이어에 비해 권선이 그 주위에 더 작은 코스 기간 (11 % 더 빠름)을 견디는 것입니다.

이를 통해 권선 손실을 11 % 줄이고 코어가 향상된 출력 능력에 대처할 수 있습니다. 원형 중앙 기둥은 사각형 형태의 중앙 기둥에 권선과 함께 발생하는 구리의 스파이크 접힘을 추가로 최소화합니다.

8) 토 로이드

토 로이드는 결과적으로 생산하기에 비용 효율적이므로 가장 관련성이 높은 핵심 설계 중 가장 비용이 적게 듭니다. 보빈이 필요하지 않기 때문에 액세서리 및 설치 비용은 무시할 수 있습니다.

“사인파의 rms ”

토로 이달 와인딩 장비에서 와인딩이 완료됩니다. 차폐 속성은 꽤 소리입니다.

개요

페라이트 형상은 다양한 크기와 스타일을 제공합니다. 전원 공급 장치 활용을 위해 코어를 선택할 때 표 1에 표시된 사양을 평가해야합니다.

변압기 코어 크기 선택

변압기 코어의 전력 처리 기능은 일반적으로 WaAc 제품에 따라 달라집니다. Wa는 제공되는 코어 창 공간이고 Ac는 유용한 코어 단면 공간입니다.

위의 방정식을 사용하면 특정 코어 형상에 따라 WaAc를 수정할 수 있지만 Pressman 기술은 토폴로지를 기본 요소로 활용하고 제작자가 전류 밀도를 지정할 수 있도록합니다.

일반 정보

완벽한 변압기는 최소한의 공간을 요구하면서 최소한의 코어 감소를 약속하는 변압기입니다.

특정 코어의 코어 손실은 주파수와 함께 자속 밀도의 영향을받습니다. 주파수는 변압기와 관련된 중요한 요소입니다. 패러데이의 법칙은 주파수가 빨라질수록 자속 밀도가 그에 따라 감소 함을 나타냅니다.

코어 손실 거래는 주파수가 증가 할 때에 비해 자속 밀도가 떨어지는 경우 훨씬 더 많이 감소합니다. 예를 들어 변압기가 100 ° C의 R 재료에서 250kHz 및 2kG로 작동 할 때 코어 고장은 아마도 약 400mW / cm3 일 것입니다.

주파수가 두 번 만들어지고 대부분의 다른 제한이 손상되지 않은 경우 패러데이 법칙의 결과로 자속 밀도는 1kG로 판명 될 가능성이 높고 결과 코어 감소는 대략 300mW / cm3가 될 것입니다.

표준 페라이트 전력 변압기는 50-200mW / cm3 범위에서 코어 손실이 제한됩니다. 평면 모델은 더 유리한 전력 손실과 권선의 구리가 훨씬 적기 때문에 최대 600mW / cm3까지 훨씬 더 단호하게 작동 할 수 있습니다.

CIRCUIT 카테고리

여러 회로에 대한 여러 가지 기본 피드백은 다음과 같습니다. 푸시 풀 회로는 장치가 변압기 코어를 양방향으로 사용하여 리플이 감소 된 출력을 제공하므로 효과적입니다. 그럼에도 불구하고 회로는 매우 정교하며 전력 트랜지스터가 동일하지 않은 스위칭 특성을 가질 때 변압기 코어 포화로 인해 트랜지스터가 고장날 수 있습니다.

피드 포워드 회로는 단 하나의 트랜지스터 만 적용하여 비용이 저렴합니다. 트랜지스터가 켜져 있든 꺼져 있든 상관없이 변압기에 안정적인 상태 전류가 흐르기 때문에 리플이 최소화됩니다. 플라이 백 회로는 간단하고 저렴합니다. 또한 EMI 문제는 상당히 적습니다. 그럼에도 불구하고 변압기가 더 크고 리플이 더 중요합니다.

푸시 풀 회로

기존의 푸시 풀 회로가 그림 2A에 나와 있습니다. 공급 전압은 IC 네트워크 또는 클록의 출력으로 트랜지스터를 켜고 끄는 번갈아 가며 진동합니다. 트랜지스터 출력의 고주파 사각 파는 결국 미세 조정되어 dc를 생성합니다.

푸시 풀 회로의 핵심

페라이트 변압기의 경우 20kHz에서 플럭스 밀도 (B) 레벨이 최대 ± 2kG 인 방정식 (4)를 사용하는 것이 일반적으로 잘 알려진 프로세스입니다.

이것은 그림 2B의 히스테리시스 루프의 컬러 섹션으로 그릴 수 있습니다. 이 B 등급은 주로이 주파수로 코어를 선택하는 제한 측면이 코어 손실이기 때문에 선택됩니다.

20kHz에서 변압기가 포화 주변의 자속 밀도에 이상적이면 (더 작은 주파수 레이아웃에서 수행됨) 코어는 제어되지 않은 온도 서지를 획득하게됩니다.

이러한 이유로 2kG의 더 작은 작동 자속 밀도는 대부분의 경우 코어 손실을 제한하여 결과적으로 코어의 적절한 온도 상승을 돕습니다.

20kHz 이상에서는 코어 손실이 극대화됩니다. 상승 된 주파수에서 SPS를 실행하려면 ± 2 kg 미만의 코어 플럭스 속도를 실행하는 것이 중요합니다. 그림 3은 25 ° C의 최적 온도 서지와 함께 수많은 주파수에서 일정한 100mW / cm3 코어 손실에 기여하는 데 필수적인 MAGNETICS 'P'페라이트 재료의 플럭스 레벨 감소를 보여줍니다.