habari

Katika ulimwengu wetu bora, usalama, ubora na utendaji ni muhimu. Hata hivyo, katika hali nyingi, gharama ya sehemu ya mwisho, ikiwa ni pamoja na ferrite, imekuwa sababu ya kuamua. Makala haya yanalenga kusaidia wahandisi wa kubuni kupata nyenzo mbadala za ferrite ili kupunguza. gharama.
Sifa za nyenzo za asili zinazohitajika na jiometri ya msingi hubainishwa na kila programu mahususi. Sifa asilia zinazodhibiti utendakazi katika utumaji wa kiwango cha chini cha mawimbi ni upenyezaji (hasa halijoto), upotevu wa chini wa msingi, na uthabiti mzuri wa sumaku kwa muda na halijoto.Maombi yanajumuisha Ubora wa juu. inductors, inductors mode ya kawaida, broadband, kuendana na kunde transfoma, vipengele antena redio, na kurudia kazi na passiv.Kwa maombi ya nguvu, high flux msongamano na hasara ya chini katika mzunguko wa uendeshaji na joto ni sifa zinazohitajika.Maombi yanajumuisha vifaa vya nguvu vya kubadili-mode kwa ajili ya matumizi ya nguvu. kuchaji betri ya gari la umeme, vikuza sumaku, vibadilishaji vigeuzi vya DC-DC, vichujio vya nguvu, vilima vya kuwasha na transfoma.
Sifa halisi ambayo ina athari kubwa zaidi katika utendaji wa feri laini katika programu za kukandamiza ni upenyezaji changamano [1], ambao ni sawia na kizuizi cha msingi. Kuna njia tatu za kutumia feri kama kikandamizaji cha ishara zisizohitajika (zinazofanywa au kung'aa. ).Ya kwanza, na isiyo ya kawaida zaidi, ni ngao ya vitendo, ambapo feri hutumiwa kutenganisha kondakta, vijenzi au saketi kutoka kwa mazingira ya shamba la sumakuumeme. Katika ombi la pili, feri hutumiwa na vipengee vya capacitive kuunda pasi ya chini. chujio, yaani inductance - capacitive katika masafa ya chini na dissipation katika masafa ya juu.Matumizi ya tatu na ya kawaida ni wakati cores ferrite hutumiwa peke yake kwa ajili ya miongozo ya vipengele au mizunguko ya ngazi ya bodi.Katika maombi haya, msingi wa ferrite huzuia oscillations yoyote ya vimelea na/ au hupunguza uchukuaji au upitishaji wa mawimbi usiotakikana ambao unaweza kueneza kando ya vielelezo vya sehemu au viunganishi, ufuatiliaji au nyaya. Katika utumizi wa pili na wa tatu, chembe za ferrite hukandamiza EMI iliyofanywa kwa kuondoa au kupunguza sana mikondo ya masafa ya juu inayotolewa na vyanzo vya EMI. Utangulizi wa ferrite hutoa kizuia masafa ya juu ya kutosha kukandamiza mikondo ya masafa ya juu. Kwa nadharia, feri bora inaweza kutoa kizuizi cha juu katika masafa ya EMI na kizuizi cha sifuri katika masafa mengine yote. Kwa kweli, chembe za kukandamiza ferrite hutoa kizuizi kinachotegemea masafa. impedance ya juu inaweza kupatikana kati ya 10 MHz na 500 MHz kulingana na nyenzo za ferrite.
Kwa kuwa inaendana na kanuni za uhandisi wa umeme, ambapo voltage ya AC na ya sasa inawakilishwa na vigezo ngumu, upenyezaji wa nyenzo unaweza kuonyeshwa kama parameta ngumu inayojumuisha sehemu halisi na za kufikiria.Hii inaonyeshwa kwa masafa ya juu, ambapo upenyezaji hugawanyika katika vipengele viwili. Sehemu halisi (μ') inawakilisha sehemu tendaji, ambayo iko katika awamu na uga unaopishana wa sumaku [2], huku sehemu ya kufikirika (μ”) inawakilisha hasara, ambazo zimetoka nje ya awamu na uwanja wa sumaku unaobadilishana. Hizi zinaweza kuonyeshwa kama vijenzi vya mfululizo (μs'μs”) au sehemu sambamba (µp'µp”). Grafu katika Kielelezo 1, 2, na 3 zinaonyesha vipengele vya mfululizo vya upenyezaji changamano wa awali kama utendaji wa masafa ya nyenzo tatu za feri. Nyenzo ya aina 73 ni feri ya manganese-zinki, sumaku ya awali Uendeshaji ni 2500. Nyenzo ya aina 43 ni feri ya nikeli ya zinki yenye upenyezaji wa awali wa 850. Nyenzo ya aina 61 ni feri ya nikeli ya zinki yenye upenyezaji wa awali wa 125.
Kuzingatia sehemu ya mfululizo wa nyenzo za Aina ya 61 katika Mchoro wa 3, tunaona kwamba sehemu halisi ya upenyezaji, μs', inabaki mara kwa mara na mzunguko unaoongezeka hadi mzunguko muhimu ufikiwe, na kisha hupungua kwa kasi.Hasara au μs huongezeka. na kisha kilele kama maporomoko ya μs. Kupungua huku kwa μs kunatokana na kuanza kwa resonance ya ferrimagnetic. [3] Ikumbukwe kwamba kadiri upenyezaji ulivyo juu, ndivyo upenyezaji unavyopungua. Uhusiano huu wa kinyume ulionekana kwanza na Snoek na kutoa fomula ifuatayo:
ambapo: ƒres = μs” frequency katika upeo γ = gyromagnetic uwiano = 0.22 x 106 A-1 m μi = upenyezaji wa awali Msat = 250-350 Am-1
Kwa kuwa chembe za ferrite zinazotumiwa katika kiwango cha chini cha mawimbi na matumizi ya nguvu huzingatia vigezo vya sumaku chini ya mzunguko huu, watengenezaji wa feri huchapisha mara chache data ya upenyezaji na/au upotevu katika masafa ya juu zaidi.
Sifa ambayo watengenezaji wengi wa feri hubainisha kwa vipengele vinavyotumika kwa ukandamizaji wa EMI ni kizuizi. Uzuiaji hupimwa kwa urahisi kwenye kichanganuzi kinachopatikana kibiashara chenye usomaji wa moja kwa moja wa dijiti. Kwa bahati mbaya, kizuizi kwa kawaida hubainishwa katika masafa mahususi na ni kipimo kinachowakilisha ukubwa wa changamano. vector ya impedance.Wakati taarifa hii ni ya thamani, mara nyingi haitoshi, hasa wakati wa kuiga utendaji wa mzunguko wa ferrites.Ili kufikia hili, thamani ya impedance na angle ya awamu ya sehemu, au upenyezaji tata wa nyenzo maalum, lazima iwepo.
Lakini hata kabla ya kuanza kuiga utendaji wa vifaa vya ferrite kwenye mzunguko, wabunifu wanapaswa kujua yafuatayo:
ambapo μ'= sehemu halisi ya upenyezaji changamano μ”= sehemu ya kuwazia ya upenyezaji changamano j = vekta ya kufikiria ya kitengo Lo= upenyezaji wa msingi wa hewa
Uzuiaji wa msingi wa chuma pia unachukuliwa kuwa mseto wa mfululizo wa mwitikio wa kufata neno (XL) na upinzani wa hasara (Rs), zote zinategemeana na mzunguko. Msingi usio na hasara utakuwa na kizuizi kinachotolewa na mwitikio:
ambapo: Rs = upinzani wa mfululizo wa jumla = Rm + Re Rm = upinzani sawa wa mfululizo kutokana na hasara za magnetic Re = upinzani sawa wa mfululizo kwa hasara za shaba
Katika masafa ya chini, kizuizi cha kipengele kimsingi ni cha kufata. Kadiri mzunguko unavyoongezeka, upenyezaji hupungua wakati hasara huongezeka na uzuiaji wa jumla unaongezeka. Mchoro wa 4 ni njama ya kawaida ya XL, Rs na Z dhidi ya mzunguko wa nyenzo zetu za upenyezaji wa kati. .
Kisha mwitikio wa kufata neno ni sawia na sehemu halisi ya upenyezaji changamano, na Lo, uingizaji hewa-msingi:
Upinzani wa upotezaji pia ni sawia na sehemu ya kufikiria ya upenyezaji mgumu kwa mara kwa mara sawa:
Katika Equation 9, nyenzo ya msingi inatolewa na µs' na µs", na jiometri ya msingi inatolewa na Lo. Kwa hiyo, baada ya kujua upenyezaji changamano wa feri tofauti, ulinganisho unaweza kufanywa ili kupata nyenzo inayofaa zaidi kwa taka masafa au masafa ya masafa.Baada ya kuchagua nyenzo bora zaidi, ni wakati wa kuchagua vipengele vya ukubwa bora.Uwakilishi wa vekta wa upenyezaji tata na impedance umeonyeshwa kwenye Mchoro 5.
Ulinganisho wa maumbo ya msingi na nyenzo za msingi kwa ajili ya uboreshaji wa impedance ni moja kwa moja ikiwa mtengenezaji hutoa grafu ya upenyezaji tata dhidi ya mzunguko wa vifaa vya ferrite vinavyopendekezwa kwa matumizi ya ukandamizaji. Kwa bahati mbaya, taarifa hii haipatikani mara chache. curves.Kutoka kwa data hii ulinganisho wa nyenzo zinazotumiwa kuboresha uzuiaji wa msingi unaweza kutolewa.
Ikirejelea Mchoro wa 6, kipengele cha upenyezaji na utengano wa awali [4] wa nyenzo za Fair-Rite 73 dhidi ya marudio, ikizingatiwa kuwa mbunifu anataka kuhakikisha uzuiaji wa juu kati ya 100 na 900 kHz.73 nyenzo zilichaguliwa. Kwa madhumuni ya uundaji, mbuni pia inahitaji kuelewa sehemu tendaji na sugu za vekta ya kizuizi katika 100 kHz (105 Hz) na 900 kHz. Maelezo haya yanaweza kutolewa kutoka kwa chati ifuatayo:
Kwa 100kHz μs ' = μi = 2500 na (Tan δ / μi) = 7 x 10-6 kwa sababu Tan δ = μs ”/ μs' kisha μs” = (Tan δ / μi) x (μi) 2 = 43.8
Ikumbukwe kwamba, kama inavyotarajiwa, μ” inaongeza kidogo sana kwa vekta ya upenyezaji katika masafa haya ya chini. Impedans ya msingi ni zaidi kufata.
Wabunifu wanajua kwamba msingi lazima ukubali waya #22 na kuingia katika nafasi ya mm 10 x 5 mm. Kipenyo cha ndani kitabainishwa kuwa 0.8 mm. Ili kutatua makadirio ya kizuizi na vijenzi vyake, kwanza chagua shanga yenye kipenyo cha nje cha 10 mm na urefu wa mm 5:
Z= ωLo (2500.38) = (6.28 x 105) x .0461 x log10 (5/.8) x 10 x (2500.38) x 10-8= ohms 5.76 katika kHz 100
Katika kesi hii, kama ilivyo katika hali nyingi, kizuizi cha juu kinafikiwa kwa kutumia OD ndogo na urefu mrefu. Ikiwa kitambulisho ni kikubwa, kwa mfano 4mm, na kinyume chake.
Mbinu hiyo hiyo inaweza kutumika ikiwa njama za kuzuia kwa kila kitengo cha Lo na angle ya awamu dhidi ya mzunguko hutolewa.Takwimu 9, 10 na 11 zinawakilisha mikunjo hiyo kwa nyenzo tatu sawa zinazotumiwa humu.
Wabunifu wanataka kuhakikisha kwamba kuna kizuizi cha juu zaidi cha safu ya masafa ya MHz 25 hadi 100. Nafasi ya ubao inayopatikana ni 10mm x 5mm tena na msingi lazima ukubali waya wa awg #22. Ukirejelea Mchoro wa 7 wa Lo ya kizuizi cha kitengo cha nyenzo tatu za feri, au Kielelezo 8 kwa upenyezaji changamano wa nyenzo tatu sawa, chagua nyenzo ya 850 μi.[5] Kwa kutumia grafu katika Kielelezo 9, Z/Lo ya nyenzo ya upenyezaji wa wastani ni 350 x 108 ohm/H katika 25 MHz. Tatua kwa makadirio ya kizuizi:
Majadiliano yaliyotangulia yanachukulia kuwa msingi wa chaguo ni cylindrical.Ikiwa chembe za ferrite zinatumiwa kwa nyaya za utepe bapa, nyaya zilizounganishwa, au sahani zilizotobolewa, hesabu ya Lo inakuwa ngumu zaidi, na urefu sahihi wa njia ya msingi na takwimu za eneo zinazofaa lazima zipatikane. kukokotoa upenyezaji wa msingi wa hewa .Hii inaweza kufanywa kwa kukata msingi kihesabu na kuongeza urefu wa njia iliyohesabiwa na eneo la sumaku kwa kila kipande. Hata hivyo, katika hali zote, ongezeko au kupungua kwa impedance itakuwa sawia na ongezeko au kupungua kwa urefu/urefu wa msingi wa feri.[6]
Kama ilivyotajwa, watengenezaji wengi hubainisha chembe za programu za EMI kulingana na kizuizi, lakini mtumiaji wa mwisho kwa kawaida anahitaji kujua upunguzaji. Uhusiano uliopo kati ya vigezo hivi viwili ni:
Uhusiano huu unategemea kizuizi cha chanzo kinachozalisha kelele na kizuizi cha mzigo unaopokea kelele. Thamani hizi kwa kawaida ni nambari changamano, ambazo safu yake inaweza kuwa isiyo na kikomo, na haipatikani kwa urahisi kwa mbuni. Kuchagua thamani ya 1 ohm kwa ajili ya mizigo na chanzo impedances, ambayo inaweza kutokea wakati chanzo ni kubadili mode ugavi wa umeme na mizigo mizunguko mengi ya chini Impedans, kurahisisha equations na inaruhusu kulinganisha attenuation ya cores ferrite.
Grafu iliyo kwenye Kielelezo 12 ni seti ya mikunjo inayoonyesha uhusiano kati ya kuzuiwa kwa shanga za ngao na kupunguza thamani nyingi za kawaida za mzigo pamoja na kizuizi cha jenereta.
Kielelezo 13 ni mzunguko sawa wa chanzo cha kuingilia kati na upinzani wa ndani wa Zs. Ishara ya kuingiliwa huzalishwa na mfululizo wa impedance Zsc ya msingi wa kukandamiza na kizuizi cha mzigo ZL.
Kielelezo 14 na 15 ni grafu za impedance dhidi ya joto kwa nyenzo tatu sawa za ferrite. Imara zaidi ya nyenzo hizi ni nyenzo 61 na kupunguzwa kwa 8% kwa impedance katika 100º C na 100 MHz. Kwa kulinganisha, nyenzo 43 zilionyesha 25 % kushuka kwa kizuizi kwa masafa na halijoto sawa. Mikondo hii, inapotolewa, inaweza kutumika kurekebisha kizuizi kilichobainishwa cha halijoto ya chumba ikiwa kupunguza halijoto ya juu inahitajika.
Kama ilivyo kwa halijoto, mikondo ya usambazaji ya DC na Hz 50 au 60 pia huathiri sifa sawa za ferrite, ambazo husababisha kizuizi cha chini cha msingi. Kielelezo 16, 17 na 18 ni mikondo ya kawaida inayoonyesha athari ya upendeleo kwenye kizuizi cha nyenzo ya feri. .Mwingo huu unaelezea uharibifu wa kizuizi kama kazi ya nguvu ya uga kwa nyenzo fulani kama utendaji wa masafa. Ikumbukwe kwamba athari ya upendeleo hupungua kadiri masafa yanavyoongezeka.
Tangu data hii ilipotungwa, Fair-Rite Products imeanzisha nyenzo mbili mpya. 44 yetu ni nyenzo ya upenyezaji wa kati ya nikeli-zinki na 31 yetu ni nyenzo ya upenyezaji wa juu ya manganese-zinki.
Kielelezo 19 ni njama ya impedance dhidi ya mzunguko wa shanga za ukubwa sawa katika vifaa vya 31, 73, 44 na 43. Nyenzo 44 ni nyenzo iliyoboreshwa ya 43 na upinzani wa juu wa DC, 109 ohm cm, mali bora ya mshtuko wa joto, utulivu wa joto na joto la juu la Curie (Tc). Nyenzo 44 ina sifa ya juu kidogo ya kuzuia dhidi ya masafa ikilinganishwa na nyenzo zetu 43. Nyenzo tuliyosimama 31 inaonyesha kizuizi cha juu kuliko 43 au 44 juu ya safu nzima ya masafa ya kipimo. 31 imeundwa ili kupunguza tatizo la mionzi ya dimensional linaloathiri utendaji wa chini wa ukandamizaji wa masafa ya viini vikubwa vya manganese-zinki na limetumika kwa mafanikio kwenye viunga vya kukandamiza viunganishi vya kebo na chembe kubwa za toroidal. -Rite cores yenye 0.562″ OD, 0.250 ID, na 1.125 HT. Wakati kulinganisha Kielelezo 19 na Kielelezo 20, ni lazima ieleweke kwamba kwa Kwa cores ndogo, kwa masafa hadi 25 MHz, nyenzo 73 ni nyenzo bora ya kukandamiza. Hata hivyo, sehemu ya msingi ya msalaba inapoongezeka, mzunguko wa juu hupungua. Kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu kwenye Mchoro 20, 73 ndio bora Masafa ya juu zaidi ni 8 MHz. Pia ni muhimu kuzingatia kwamba nyenzo 31 hufanya vizuri katika mzunguko wa mzunguko kutoka 8 MHz hadi 300 MHz. Hata hivyo, kama ferrite ya zinki ya manganese, nyenzo 31 ina resistivity ya chini sana ya kiasi cha 102 ohms -cm, na mabadiliko zaidi ya impedance na mabadiliko makubwa ya joto.
Glossary Air Core Inductance – Lo (H) Uingizaji hewa ambao ungepimwa ikiwa kiini kingekuwa na upenyezaji sawa na usambazaji wa mtiririko ulisalia bila kubadilika. Fomula ya jumla Lo= 4π N2 10-9 (H) C1 Ring Lo = .0461 N2 log10 (OD /ID) Ht 10-8 (H) Vipimo ni katika mm
Attenuation - A (dB) Kupunguzwa kwa amplitude ya ishara katika maambukizi kutoka kwa hatua moja hadi nyingine.Ni uwiano wa scalar wa amplitude ya pembejeo kwa amplitude ya pato, katika decibels.
Core Constant - C1 (cm-1) Jumla ya urefu wa njia ya sumaku ya kila sehemu ya mzunguko wa sumaku iliyogawanywa na eneo la sumaku linalolingana la sehemu sawa.
Core Constant - C2 (cm-3) Jumla ya urefu wa mzunguko wa sumaku wa kila sehemu ya mzunguko wa sumaku iliyogawanywa na mraba wa kikoa cha sumaku kinacholingana cha sehemu sawa.
Vipimo vya ufanisi wa eneo la njia ya sumaku Ae (cm2), urefu wa njia le (cm) na ujazo wa Ve (cm3) Kwa jiometri fulani ya msingi, inadhaniwa kuwa urefu wa njia ya sumaku, eneo la sehemu ya msalaba, na kiasi cha msingi wa toroidal una mali ya nyenzo sawa na Nyenzo inapaswa kuwa na mali ya sumaku sawa na msingi uliopewa.
Uthabiti wa Uga – H (Oersted) Kigezo kinachoashiria ukubwa wa nguvu ya uga.H = .4 π NI/le (Oersted)
Flux Density - B (Gaussian) parameter sambamba ya shamba magnetic induced katika kanda ya kawaida kwa njia ya flux.
Kizuizi – Z (ohm) Kizuizi cha feri kinaweza kuonyeshwa kulingana na upenyezaji wake changamano.Z = jωLs + Rs = jωLo(μs'- jμs”) (ohm)
Tangenti ya Kupoteza - tan δ Tanjiti ya upotezaji ya feri ni sawa na ulinganifu wa mzunguko Q.
Kipengele cha Kupoteza - tani δ/μi Uondoaji wa awamu kati ya vipengele vya msingi vya msongamano wa sumaku wa flux na nguvu ya shamba yenye upenyezaji wa awali.
Upenyezaji wa Sumaku – μ Upenyezaji wa sumaku unaotokana na uwiano wa msongamano wa sumaku na nguvu ya uga inayotumika ni...
Upenyezaji wa amplitude, μa - wakati thamani maalum ya msongamano wa flux ni kubwa kuliko thamani inayotumiwa kwa upenyezaji wa awali.
Upenyezaji Ufanisi, μe - Njia ya sumaku inapojengwa kwa pengo moja au zaidi ya hewa, upenyezaji ni upenyezaji wa nyenzo dhahania ya homogeneous ambayo inaweza kutoa kusita sawa.
In Compliance ndicho chanzo kikuu cha habari, taarifa, elimu na msukumo kwa wataalamu wa uhandisi wa umeme na kielektroniki.
Mawasiliano ya Anga za Magari Elimu ya Elektroniki kwa Watumiaji Nishati na Sekta ya Nguvu Teknolojia ya Habari ya Kijeshi na Ulinzi.