スイッチング電源用の磁性材料と磁気回路。参照データ

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スイッチング電源用の磁性材料と磁気回路。参照データ

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アマチュア無線や産業用高周波スイッチング電源のチョークやトランスには、1000NM～2000NMのフェライト製の磁気コアが使用されることがほとんどです。ただし、厳密に言えば、これらのフェライトは弱い磁場 (ループコイル、整合トランスなど) で動作するように設計されているため、電源での使用が常に正しいとは限りません。

2500NMS1、2500NMS2、3000HMC、3000NMS1などのグレードのフェライト製磁心を使用すると、ネットワークトランスやチョークのエネルギー特性を大幅に向上させることができます。これらの低周波 (H) マンガン - 亜鉛 (M) フェライトは、それぞれ比透磁率が 2500 と 3000 で、強磁場 (C) で動作するように設計されています。このグループのフェライトは、高出力電子デバイス用に特別に設計されており、最大 125 ～ 150°C の温度で正常に動作できます。以下は、高磁場で動作するように設計されたいくつかの一般的なフェライトの主な比較特性です。

仕様：

比体積磁気損失、kW/m3 以下、誘導 0,2 T、周波数 16 kHz、温度 25°C の場合、2500NMS1......170
2500NMS2……150
Z000NMS ...... 160
比体積磁気損失、kW/m3、誘導 0,2 T でそれ以上。周波数 16 kHz、温度 100°С、2500НМС1....140
2500NMS2……110
Z000NMS ...... 160
240 A/m の電界強度および 100°C の温度での誘導、T、それ以上
2500NMS1……0,29
2500NMS2……0,33
3000NMS……0,27
温度またはキュリー点、°С...... 200
密度、g / cm3 ...... 4,7 ... 4,9
電気抵抗、オーム m......1

これらのフェライトはかなり似た特性を持っており、比容積損失は他の多くの同様の材料のように温度とともに増加しないだけでなく、減少することさえあります。この状況と、検討中のクラスのフェライトのキュリー点が非常に高いという事実により、フェライトは熱的に安定していると分類できます。

米。図１は、２つのフェライト、２５００ＮＭＳ２および２０００ＮＭ１の比体積磁気損失の温度依存性を示している。常温では、材料は実質的に互いに劣っていないことがわかりますが、電源で動作する変圧器やインダクタにとって非常に現実的な1℃では、2500NM2フェライトの損失はほぼ2000倍になります。 1NMS100よりも大きい。

スイッチング電源用の磁性材料と磁気回路

図上。図 2 は、2000 つの温度における磁場誘導振幅の関数としての比磁気損失の典型的な依存性を示しています。磁気回路における損失は誘導振幅の二乗に比例することが知られています。グラフが示すように、検討中のグループのフェライトは、特に高温での最大許容誘導の点で、1NMXNUMX と同様の従来のフェライトよりも大幅に優れています。

スイッチング電源用の磁性材料と磁気回路

同じ 3 つの材料について、常温で印加される外部磁場の強さ H に対する磁気誘導 B と比透磁率 μ の典型的な依存性を図 30 と XNUMX に示します。 XNUMX. この図と前の図を合わせて分析すると、次のような結論が得られます。「高磁場」フェライトは、動作温度範囲全体で従来のフェライトと比較して XNUMX% 大きい誘導振幅で磁気回路を正常に動作させることができます。

スイッチング電源用の磁性材料と磁気回路

磁気回路の温度が上昇すると、許容誘導振幅は減少しますが、それでも 2000NM1 などのフェライトの許容誘導振幅よりも大幅に大きいままです。これは図のグラフで確認されます。 4 は、2500 つの温度領域におけるフェライト 1NMSXNUMX について取得したものです。

スイッチング電源用の磁性材料と磁気回路

強磁界用のフェライトで作られた磁気回路の種類は非常に多岐にわたります (表 1)。業界は長い間、ほとんどの標準サイズを製造してきました。それらは、Sidorov I.N.、Khristinin A.A.、Skornyakov S.V.「小型磁気回路とコア」 - M .: 無線と通信という参考書にリストされ、詳細に説明されています。 1989年。

スイッチング電源用の磁性材料と磁気回路

例外は、比較的新しい HF 磁気回路です。スイッチング電源での使用に便利です。磁気回路 KB は 5 つの同一の部品 (図 XNUMX、XNUMX つの部品を示す) で構成されており、特別なスプリングタイで単一の全体に固定されています。組み立て後、磁気回路内にはコイルを収容するための環状空間が形成されます。

スイッチング電源用の磁性材料と磁気回路

対象となるフェライトから作られた、製造シリーズ全体の磁気回路の主な寸法を表にまとめます。 2. KV14-5 磁気回路は、他の磁気回路と異なり、中央に直径 5 mm (dl) の貫通穴があります。

スイッチング電源用の磁性材料と磁気回路

フェライト磁気回路の完全な名称は常に文字 M で始まります。その後にフェライトのブランドが続き、ハイフンを介して実行番号、インダクタンス係数、磁気回路の種類が続きます。例：M2500NMS1 -15-250-KV8。

インダクタンス係数は、この磁気回路に敷設された XNUMX ターンのインダクタンス (ナノヘンリー) です。このパラメータがわかれば、将来のコイルの巻き数がわかれば、そのインダクタンスを簡単に計算できます。

非磁性ギャップのない磁気回路の場合、インダクタンス係数は 1000 を超えますが、このパラメータの広がりが非常に大きいため、表示されないことがよくあります。ギャップの導入によりインダクタンス係数は大幅に減少しますが、このパラメータの値の許容誤差も減少します（表 3 を参照、b / c - ギャップのない磁気回路）。

通常、何らかのサイズのギャップが、磁気コアの工場で特別な機械装置を使用して形成されます。ギャップは、磁気回路の一方または両方の部分の中央の突起を研磨することによって得られます。アマチュア条件では、ギャップレス磁気回路のギャップは、固体の非磁性材料（getinax、textolite、グラスファイバーなど）で作られた環状ガスケットを取り付けることによってのみ形成できます。ガスケットの厚さを決定する際には、その厚さの半分が、指定または計算されたギャップから既存の磁気回路の工場ギャップ (存在する場合) を差し引いたものに等しいという規則に基づいて決定されます。

スイッチング電源の巻線単位の計算に必要なフェライト2500NMS1を使用したKVシリーズの磁気回路の特性を表にまとめます。 3.

スイッチング電源用の磁性材料と磁気回路

結論として、磁気コアの改良と新しいタイプの製品の開発への取り組みは継続していると言えます。それで。お客様のご要望に応じて磁気回路の低背化、コイルフレームの開発、量産を確立しました。

著者: A.Mironov、リュベルツイ、モスクワ地方

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