Висока індуктивність Sendust Core Sendust Block Core Висока проникність

Сендаст — це магнітний металевий порошок, який був винайдений Хакару Масумото в Імперському університеті Тохоку в Сендаї, Японія, приблизно в 1936 році як альтернатива пермалою в індуктивних застосуваннях для телефонних мереж.Склад сендусту зазвичай складається з 85% заліза, 9% кремнію та 6% алюмінію.Порошок спікається в сердечники для виготовлення індукторів.Сердечники Sendust мають високу магнітну проникність (до 140 000), низькі втрати, низьку коерцитивну силу (5 А/м), хорошу температурну стабільність і щільність потоку насичення до 1 Тл.
Завдяки своєму хімічному складу та кристалографічній структурі Sendust демонструє одночасно нульову магнітострикцію та нульову константу магнітокристалічної анізотропії K1.
Sendust є твердішим за пермалой, і тому його можна використовувати в абразивних системах, таких як магнітні записуючі головки.

Як вибрати типи порошкових сердечників із розподіленими повітряними проміжками для використання при розробці силових індукторів і дроселів

вступ

Цей посібник із застосування містить деякі загальні вказівки щодо оптимального вибору порошкових матеріалів сердечника (MPP, Sendust, Kool Mu®, High Flux або Iron Powder) для різних вимог до конструкції індуктора, дроселя та фільтра.Вибір одного типу матеріалу перед іншим часто залежить від наступного:
1) Постійний струм зміщення через індуктор
2) Робоча температура навколишнього середовища та допустиме підвищення температури.Температура навколишнього середовища понад 100 градусів Цельсія зараз досить поширена.
3) Обмеження розміру та способи монтажу (крізь отвір або поверхневий монтаж)
4) Витрати: залізний порошок є найдешевшим, а MPP найдорожчим.
5) Електрична стабільність сердечника при зміні температури
6) Наявність основного матеріалу.Наприклад, Micrometals №26 і №52 в основному доступні зі складу.Найбільш широко доступні MPP-сердечники - це матеріали з проникністю 125 тощо.

Завдяки останнім досягненням у феромагнітних технологіях тепер доступний більший вибір матеріалів сердечника для оптимізації конструкції.Для імпульсних джерел живлення (SMPS), котушок індуктивності, дроселів і фільтрів типовими матеріалами є MPP (порошок моліпермалою), серцевини High Flux, Sendust і Iron Powder.Кожен із зазначених вище матеріалів силового сердечника має індивідуальні характеристики, придатні для різних застосувань.
Основними виробниками вищевказаних порошкових сердечників є:
1) Мікрометали для залізних порошкових сердечників.Лише сердечники Micrometals перевіряються на термічну стабільність, і CWS використовує тільки сердечники Micrometals у всіх своїх конструкціях.
2) Magnetics Inc, Arnold Engineering, CSC і T/T Electronics для ядер MPP, Sendust (Kool Mu®) і High Flux
3) TDK, Tokin, Toho для Sendust Cores

У порошкових сердечниках матеріал з високою проникністю подрібнюють або розпилюють у порошок.Проникність ядер залежатиме від розміру частинок і щільності високопроникних матеріалів.Регулювання розміру частинок і щільності цього матеріалу призводить до різної проникності ядер.Чим менший розмір частинок, тим нижча проникність і кращі характеристики зміщення постійного струму, але з вищою ціною.Окремі частинки порошку ізольовані одна від одної, завдяки чому серцевини мають розподілені повітряні проміжки для зберігання енергії в індукторі.

Ця властивість розподіленого повітряного зазору забезпечує рівномірний накопичення енергії в сердечнику.Завдяки цьому серцевина має кращу температурну стабільність.Ферити з щілинами або щілинами зберігають енергію в локальному повітряному зазорі, але з набагато більшим витоком потоку, що спричиняє локальні втрати в зазорі та перешкоди.У деяких випадках ці втрати через локалізований розрив можуть перевищувати самі втрати в сердечнику.Через локалізовану природу повітряного проміжку у феритовому сердечнику з розривом він не демонструє належної температурної стабільності.

Оптимальний основний вибір полягає у виборі найкращого матеріалу з мінімальним компромісом, відповідаючи всім завданням дизайну.Якщо основним фактором є вартість, краще вибрати залізний порошок.Якщо першочерговою проблемою є стабільність температури, MPP буде першим варіантом.Коротко обговорюються властивості кожного типу матеріалу.
Усі 3 типи порошкових стрижнів можна придбати онлайн у невеликій кількості зі складу (негайна доставка) на веб-сайті: www.cwsbytemark.com.Більше технічних даних цих матеріалів можна знайти на www.bytemark.com

MPP (моліпермаллоєві порошкові сердечники)
Склад: Mo-Ni-Fe

Сердечники MPP мають найнижчі загальні втрати в сердечнику та найкращу температурну стабільність.Як правило, дисперсія індуктивності становить менше 1% до 140 градусів C. Сердечники MPP доступні з початковою проникністю (µi) 26, 60, 125, 160, 173, 200 і 550. MPP пропонує високий питомий опір, низький гістерезис і вихрові струми. втрати та дуже хороша стабільність індуктивності за умов постійного зміщення та змінного струму.При збудженні змінним струмом зміна індуктивності становить менше 2% (дуже стабільно) для µi=125 сердечників при щільності потоку змінного струму понад 2000 гаус.Він не насичується легко при високій намагніченості постійного струму або зміщенні постійного струму. Щільність потоку насичення ядра MPP становить приблизно 8000 гаусів (800 мТл)

Порівняно з іншими матеріалами, сердечники MPP є найдорожчими, але найякіснішими з точки зору втрати в сердечнику та стабільності.Для додатків із умовою зміщення постійного струму дотримуйтесь наведених нижче вказівок.Щоб отримати менш ніж 20% зниження початкової проникності за умови зміщення постійного струму: - Для µi= 60 ядер, макс.Зсув постійного струму < 50 ерстед;µi=125, макс.Зсув постійного струму < 30 ерстед;µi=160, макс.Зсув постійного струму <20 ерстед.

Унікальні особливості

1. Найнижча втрата серцевини серед усіх порошкових матеріалів.Низькі втрати на гістеризм, що призводить до низьких спотворень сигналу та низьких залишкових втрат.
2. Найкраща стабільність температури.Менше 1%.
3. Максимальна щільність потоку насичення становить 8000 гаус (0,8 тесла)
4. Допуск індуктивності: + - 8%.(3% від 500 Гц до 200 КГц)
5. Найчастіше використовується в аерокосмічній, військовій, медичній та високотемпературній сферах.
6.Найбільш доступний у порівнянні з високим потоком і сендустом.
Застосування:
Фільтри високої добротності, навантажувальні котушки, резонансні схеми, фільтри RFI для частот нижче 300 кГц, трансформатори, дроселі, фільтри диференціального режиму та вихідні фільтри зі зміщенням постійного струму.

Ядра високого потоку
Склад: Ni-Fe

Сердечники High Flux складаються з ущільненого порошку сплаву 50% нікелю та 50% заліза.Основний матеріал схожий на звичайне ламінування нікелю та заліза в стрічкових сердечниках.Ядра High Flux мають вищі можливості накопичення енергії та вищу щільність потоку насичення.Їхня щільність потоку насичення становить близько 15 000 гаусів (1500 мТл), приблизно така ж, як у сердечників із залізного порошку.Ядра High Flux пропонують трохи менші втрати в ядрах, ніж Sendust.Однак втрати ядра High Flux трохи вищі, ніж ядра MPP.Сердечники High Flux найчастіше використовуються в програмах, де постійний струм зміщення високий.Однак він не такий легкодоступний, як MPP або Sendust, і обмежений у виборі проникності або розміру.
Застосування:

1) У фільтрах мережевого шуму, де котушка індуктивності повинна підтримувати високі напруги змінного струму без насичення.

2) Комутаційні регулятори Індуктори для роботи з великою кількістю постійного струму зміщення

3) Імпульсні трансформатори та зворотні трансформатори, оскільки його залишкова щільність потоку близька до нуля Гауса.Завдяки щільності потоку насичення 15 КГс корисна щільність потоку (від нуля до 15 КГС) ідеально підходить для застосувань уніполярних приводів, таких як імпульсний трансформатор і трансформатори зворотного ходу.

Kool Mu® / SENDUST
Склад: Al-Si-Fe

Сердечники Sendust також відомі як Kool Mu® від Magnetics Inc.. Матеріал Sendust вперше був використаний в Японії в районі під назвою Сендай, і його назвали «пиловим» ядром, і тому назва Sendust.Загалом сердечники із сендасту мають значно нижчі втрати, ніж сердечники із залізного порошку, але мають вищі втрати в сердечниках, ніж сердечники MPP.Порівняно із залізним порошком, втрати серцевини із сендасту можуть становити від 40% до 50% втрат серцевини із залізного порошку.Сердечники Sendust також демонструють дуже низький коефіцієнт магнітострикції, і тому вони підходять для додатків, де потрібен низький рівень звукового шуму.Сердечники Sendust мають щільність потоку насичення 10 000 гаусс, що нижче, ніж залізний порошок.Однак сендуст забезпечує більший запас енергії, ніж MPP або феритові щілини.

Сердечники Sendust доступні з початковою проникністю (Ui) 60 і 125. Сердечник Sendust забезпечує мінімальну зміну проникності або індуктивності (менше 3% для ui=125) при збудженні змінним струмом.Температурна стабільність дуже добра на високому рівні.Зміна індуктивності становить менше 3% від температури навколишнього середовища до 125°C. Однак, коли температура знижується до 65°C, його індуктивність зменшується приблизно на 15% для µi=125.Також зауважте, що зі збільшенням температури індуктивність сендусту зменшується порівняно зі збільшенням індуктивності для всіх інших порошкових матеріалів.Це може бути хорошим вибором для температурної компенсації при використанні з іншими матеріалами в структурі композитного ядра.

Сердечники Sendust коштують дешевше, ніж MPP або високофлюсні, але трохи дорожчі, ніж сердечники із залізного порошку.Для застосування з умовами зміщення постійного струму дотримуйтесь наведених нижче вказівок.Щоб отримати менш ніж 20% зниження початкової проникності за умов постійного зміщення:

Для µi= 60 ядер макс.Зсув постійного струму < 40 ерстед;µi=125, макс.Зсув постійного струму < 15 ерстед.

Унікальні особливості

1. Нижчі втрати в сердечнику, ніж залізний порошок.
2. Низький коефіцієнт магнітострикції, низький звуковий шум.
3. Хороша температурна стабільність.Менше 4% від -15 °C до 125 °C
4. Максимальна щільність потоку: 10 000 гаус (1,0 тесла)
5. Допуск індуктивності: ±8%.
Застосування:
1. Комутаційні регулятори або силові індуктори в SMPS
2. Поворотні та імпульсні трансформатори (індуктори)
3.In-Line фільтри шуму
4. Поворотні дроселі
5.Схеми керування фазами (з низьким рівнем звукового шуму), диммери світла, пристрої регулювання швидкості двигуна.
Залізний порошок
Склад: Fe

Залізний порошок є найбільш економічно ефективним з усіх порошкових ядер.Він пропонує економічну альтернативу ядер MPP, High Flux або Sendust.Його вищі втрати серед усіх порошкових матеріалів можна компенсувати використанням сердечників більшого розміру.У багатьох сферах застосування, де простір і підвищення температури в порошкових залізних сердечниках є незначними порівняно з економією коштів, порошкові залізні сердечники є найкращим рішенням.Залізний порошок доступний у двох класах: карбонільне залізо та залізо зі зниженим вмістом водню.Карбонільне залізо має менші втрати в сердечнику та демонструє високу добротність для радіочастотних застосувань.

Сердечники із залізного порошку доступні з проникністю від 1 до 100. Популярними матеріалами для застосувань SMPS є #26 (µi=75), #8/90 (µi=35), #52 (µi= 75) і #18 (µi= 55).Сердечники із залізного порошку мають щільність потоку насичення від 10 000 до 15 000 гаус.Сердечники із залізного порошку досить стійкі до температури.Матеріал №26 має температурну стабільність 825 ppm/C (зміна індуктивності приблизно на 9% при зміні температури до 125 °C). Матеріал №52 становить 650 ppm/C (7%).Матеріал №18 становить 385 частин на хвилину/C (4%), а матеріал №8/90 становить 255 частин на хвилину/C (3%).

Сердечники із залізного порошку ідеально підходять для низькочастотних застосувань.Оскільки їх гістерезис і втрати в сердечнику на вихрові струми вищі, робоча температура повинна бути обмежена нижче 125 °C.

Для застосування з умовами зміщення постійного струму рекомендуються наступні вказівки.Щоб отримати менш ніж 20% зниження початкової проникності за умов постійного зміщення:

Для матеріалу № 26 максимальне зміщення постійного струму < 20 ерстед;
Для матеріалу № 52 максимальне зміщення постійного струму < 25 ерстед;
Для матеріалу №18 максимальне зміщення постійного струму < 40 ерстед;
Для матеріалу № 8/90 максимальне зміщення постійного струму < 80 эрстед.

Унікальні особливості

1. Найнижчі витрати.
2. Добре підходить для застосування на низьких частотах (<10 кГц).
3. Висока максимальна щільність потоку: 15 000 гаус
4. Допуск індуктивності ± 10%
Застосування:
1. Індуктор накопичення енергії
2. Вихідні дроселі постійного струму низької частоти
Лінійні дроселі EMI в диференціальному режимі 3,60 Гц
4. Дроселі диммерів світла
5. Дроселі корекції коефіцієнта потужності.
6. Резонансні індуктори.
7. Імпульсні та зворотні трансформатори
8. Вбудовані шумові фільтри.Здатний витримувати великий змінний струм мережі без насичення.
Робота індуктора зі зміщенням постійного струму.
Межі проникності 20%.

В умовах намагнічування постійним струмом всі порошкові матеріали демонструють зниження проникності, як показано на діаграмах.Наведені вище дані припускають, що щільність потоку змінного струму становить 20 гаус.Для таких застосувань, як вихідні дроселі, де котушки індуктивності зміщені постійним струмом, необхідно розрахувати силу намагнічення (H=0,4*PHI*N*l/l) і збільшити кількість витків для врахування зменшення проникності.Якщо розрахована сила намагнічення (H) знаходиться в межах наведених вище максимальних меж постійного зміщення, розробнику потрібно лише збільшити витки максимум на 20%.

Таблиця порівняння відносної вартості
Відносна вартість кожного матеріалу базується на переважаючих цінах на продукти та вартості сировини.Ці цифри слід використовувати лише як орієнтир.Загалом залізний порошок №26 Micrometal є найбільш економічно ефективним, а MPP є найдорожчими матеріалами.
Існує багато виробників та імпортерів сердечників із залізних порошків, і більшість із них не демонструють рівень якості, який пропонує Micrometals.