Ferrite so với bột sắt hình xuyến cho bộ chuyển đổi buck?

Tôi đang tự hỏi về sự khác biệt giữa ferrite nhỏ (đường kính ngoài 13 mm) và toroids bột sắt trắng vàng. Các toroids ferrite sẽ bão hòa ở mức 5 A?

Tôi đang lên kế hoạch sử dụng lõi cho bộ chuyển đổi buck (chủ yếu là 3 A với tốc độ dưới 200 kHz).

Đây là những cái tôi đang xem:

Ferrite: https://www.ebay.com/itm/Metal-Core-Power-Theuctor-Ferrite-Rings-Toroid-Cord-25x10x15mm/310980203521 (cũng có sẵn trong đường kính ngoài 13 mm)

Bột sắt: https://www.ebay.com/itm/7mm-Inner-Diameter-Ferrite-Ring-Iron-Toroid-Cores-Yellow-White-50PCS-LW/181834403242

Hầu hết các công cụ chuyển đổi buck dường như sử dụng các toroids bột sắt màu trắng vàng, như thế này: https://www.ebay.com/itm/5 Pc-Toroid-Coore-Intorsors-Wire-Wind-Wound-mah-100uH-6A- Cuộn-DIY / 221981982278 .

Từ việc tìm kiếm trên Internet, các con ruồi trắng màu vàng dường như có độ thấm 75 và ferrite có độ thấm từ 2300 hoặc hơn. Đây có phải là quan trọng cho bão hòa?

Tôi có một số toroids và máy đo LCR, và hình xuyến ferrite chỉ cần một vài vòng dây để có được cuộn cảm 1 mH, so với nhiều vòng nữa cho lõi bột sắt. Điều này sẽ có vấn đề nếu dòng điện cực đại qua cuộn cảm bị giới hạn?

Tôi đoán rằng các toroids ferrite rất tuyệt vời ở dòng điện thấp (0-100 mA) và tần số thấp (<100 kHz, vì tôi có thể có được độ tự cảm nhiều hơn với số vòng quay ít hơn). Nhưng, chúng cũng tốt cho dòng điện cao hơn (như đỉnh 5-6 A)?

(PS: Cũng là một lý do khác mà tôi hỏi, đó là ở chỗ của tôi, lõi ferrite có giá chỉ bằng một nửa so với lõi bột sắt.)

— Indraneel
nguồn

Tôi đã cố gắng để tìm ra điều này cách đây không lâu. Cuối cùng tôi đã đi với lõi điện dẫn bột sắt (vàng và trắng), nhưng tôi đã học được rằng chúng có giới hạn chức năng ~ 1Mhz do tổn thất chuyển mạch cực hoặc một số như vậy, vì vậy tôi đã tự hỏi loại cuộn cảm là gì được sử dụng trong các bộ chuyển đổi năng lượng tần số cao hơn.

— KH

Nếu bạn có nhiều thời gian cho R & D và thiết bị đo lường để tạo ra cuộn cảm nguồn của riêng bạn, thì tốt thôi. Nhưng nếu bạn muốn bộ chuyển đổi hoạt động, tôi khuyên bạn nên mua cuộn cảm có đặc tính đầy đủ từ các chuyên gia, cuộn dây, TDK, Murata, KEMET, v.v., và lấy các thành phần được các nhà sản xuất IC khuyên dùng trong BOM của họ.

— Ale..chenski

@ Ale..chenski Điều đó không giúp tôi học được gì. Ngoài ra, tôi không xây dựng một cái gì đó để vượt qua quy định. Ngoài ra, giá cho các lõi ở đây là khoảng 6 xu mỗi cái, có thể rẻ hơn hàng trăm lần so với việc lấy chúng bằng datasheets.

— Indraneel

@Indraneel Để hoạt động không liên tục, bạn cần lập kế hoạch cho nó, bạn có thể tìm ra các chi tiết từ . ( , là chu kỳ nhiệm vụ và là tần số.) Để hoạt động liên tục, đó là . là mặt cắt ngang của lõi, là chiều dài đường từ và và phụ thuộc vào vật liệu lõi. Các vật liệu cốt lõi nên hỗ trợ , quá.

\frac{A_{c} \cdot l_{m}}{μ_{r}} = \frac{μ_{0} V_{peak} I_{max} t_{on}}{B_{max}^{2}}

$\frac{A_c\cdot\, l_m}{\mu_r}=\frac{\mu_0\:V_\text{peak}\:I_\text{max}\:t_\text{on}}{B_\text{max}^{\,2}}$

t_{on} = \frac{D}{f}

$t_\text{on}=\frac{D}{f}$

D

$D$

f

$f$

\frac{A_{c} \cdot l_{m}}{μ_{r}} = \frac{μ_{0} L I_{max}^{2}}{2 B_{max}^{2}}

$\frac{A_c\cdot \,l_m}{\mu_r}=\frac{\mu_0\:L\:I_\text{max}^{2}}{2\:B_\text{max}^{\,2}}$

A_{c}

$A_c$

l_{m}

$l_m$

μ_{r}

$\mu_r$

B_{m a x}

$B_{max}$

f

$f$

— jonk

@jonk Vì vậy, nếu phải tăng, thì hoặc phải tăng. Nhưng rất cao đối với ferrites. Đây có phải là lý do tại sao bột sắt được sử dụng? Hoặc gạc lõi ferrite? là 0,4 tesla cho ferrites, phải không?

I_{m a x}

$I_{max}$

A_{c}

$A_c$

l_{m}

$l_m$

μ_{r}

$\mu_r$

B_{m a x}

$B_{max}$

— Indraneel

Câu trả lời:

Có một tiêu chuẩn màu cho các toroids được sơn và màu vàng có nghĩa là nó có độ trễ để ngăn bão hòa và có nghĩa là cho cuộn cảm của bộ lọc. Nhưng một tác dụng phụ là nó có độ thấm rất thấp. Ferrite đen thường là một lựa chọn tốt cho máy biến thế. Màu xanh là một Permalloy đắt tiền mà hiệu quả hơn ferrite. Màu xanh lá cây là các bộ lọc tần số thấp được làm bằng băng thép silicon bọc để tạo thành hình xuyến.

Biểu đồ này là chung chung vì nó không bao gồm các chi tiết tốt như tính thấm, và không nêu nếu sắt, thép, ferrite hoặc permalloy, là một hợp kim niken-sắt.

Bộ nguồn PC có thể phát ra hơn 1.000 watt và chúng sử dụng lõi E vì chúng dễ dàng cuộn dây bằng máy và có thể có tiết diện đủ lớn để xử lý tới 10 ampe / lượt, và khoảng cách không khí 10 triệu nhỏ giúp nhiều. Các toroids lớn cần đầu máy cuộn dây đắt tiền vì vậy các toroids được sử dụng tốt hơn ở điện áp thấp là số lượng cuộn dây thấp, chẳng hạn như nguồn cung cấp năng lượng âm thanh nổi trên xe hơi.

LƯU Ý: Đôi khi lý do thực tế xác định vật liệu và hình dạng của máy biến áp được sử dụng, không phải lúc nào cũng là lựa chọn tốt nhất. Chi phí và kích thước cạnh tranh với hiệu quả. Ý kiến của kỹ thuật và tiếp thị và bán hàng là không giống nhau, và ai thắng sẽ quyết định những gì được sử dụng. "Chỉ đủ tốt" chiến thắng hầu hết thời gian.

Độ trễ là một khoảng trống trong đó lõi sắt hoặc ferrite cần từ trường mạnh hơn để từ hóa, giữ lại một chút trường sau khi dòng điện bị loại bỏ. Nó cần một dòng phân cực ngược mạnh hơn để đảo ngược từ trường lõi. Nói chung, máy đo LCR hoạt động với dòng điện nhỏ sẽ cho thấy lõi có độ trễ được tích hợp trong vật liệu của nó có độ tự cảm thấp hơn nhiều so với lõi của cùng một vòng dây và cùng tiết diện, nhưng được làm bằng ferrite hoặc Permalloy.

Để bao gồm tất cả các biến thể của lõi được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất, bạn sẽ cần một cuốn sách chứa đầy các biểu đồ cụ thể cho từng vật liệu cốt lõi. Đối với bất kỳ lõi đã cho của bất kỳ hình dạng nào, bạn cần biểu dữ liệu hoặc biểu đồ của nhà sản xuất cho lõi đó để có ý tưởng về tính thấm và mọi yếu tố trễ và giá trị hiện tại cực đại so với độ rộng xung. Để trích dẫn nhận xét của Ali..chenski:

Các vật liệu sắt từ được đặc trưng bởi nhiều hơn một tham số, theo hình dạng (và giá trị góc) của vòng trễ, trường bão hòa, tổn thất ở các tần số khác nhau, v.v. Bạn không thể ánh xạ không gian tham số đa chiều này lên một dòng mã hóa duy nhất, mỗi vật liệu có nhiều tính chất khác nhau, và có hàng trăm thành phần vật liệu cụ thể được thiết kế cho các mục đích sử dụng khác nhau. Không có datasheets một lõi có thể là bất cứ điều gì.

Liên kết đến trễ từ

— Sparky256
nguồn

Và những gì về ferrites đen không sơn? Đó là cái rẻ nhất ở chỗ tôi. Người ta cũng có thể nhìn thấy chúng bên trong đèn CFL. Tôi đã biết rằng chúng hoạt động ở dòng điện thấp rất tốt với MC34063 và cũng là kẻ trộm trang sức. Nhưng làm thế nào về bộ chuyển đổi buck 3 với LM2596?

— Indraneel

Đối với một thiết kế nhất định dựa trên IC PWM, nhà sản xuất thường chỉ định vật liệu cốt lõi hoặc số phần mà bạn có thể tìm kiếm. Có rất nhiều nhà sản xuất hình xuyến trên toàn thế giới.

— Sparky256

Vâng, bảng dữ liệu LM2596 cho biết lõi ferrite E hoặc cuộn ferrite hoặc toroid sắt dạng bột. Vì vậy, điều này có phải là do dòng điện cực đại đã quá cao đối với lõi ferrite mà không có khe hở không khí?

— Indraneel

Tôi đã thêm một số câu trả lời của tôi.

— Sparky256

Vâng, tôi đã thấy biểu đồ đó trước đây. Đó là cho lõi bột sắt. Có những cái tương tự khác với mã màu vàng / trắng (Mu = 75).

— Indraneel

Bột sắt rẻ tiền và dễ tha thứ hơn khi bão hòa do các đường cong BH dần dần. Có một nhược điểm khi cho buck và hầu hết các bộ chuyển đổi DC / DC khác.

Dòng điện gợn của cuộn cảm sẽ gây ra tổn thất lõi trong sắt nhiều hơn so với hầu hết các ferrites. Điều khá bình thường là có dòng điện gợn AC ở khoảng 33% dòng tải DC tối đa. Vì vậy, trên chế độ chuyển đổi chế độ hiện tại cực đại chuyển mạch cứng chính thống, dễ mua chip nhất, được chỉ định để bạn sẽ có hiệu quả thấp hơn đối với sắt bột.

Khi tôi chạy bột sắt, tôi thiết lập dòng điện gợn rất thấp để làm tổn thất lõi rất thấp.

— Tự kỷ
nguồn

Các lõi sắt bột phải được quản lý nhiệt cẩn thận để ngăn ngừa lão hóa liên quan đến nhiệt độ (dẫn đến tổn thất cao hơn, nhiệt độ cao hơn và chạy trốn nhiệt phá hủy cuối cùng). Vật liệu Ferrite và MPP không có vấn đề này.

— Adam Lawrence

@ Adam Lawrence. Nhận xét rất tốt. Không mua bột sắt khỏi người đàn ông lạ. Ở kiếp trước tôi đã tìm thấy điều này một cách khó khăn.

— Tự kỷ

Ngay cả lõi từ các nhà sản xuất có uy tín (như Micrometals) cũng cần phải được theo dõi.

— Adam Lawrence