Приложение на материали за сърцевина на дросел в общ режим: нанокристален срещу ферит

Какво е дросел в общ режим?

1. Професионална дефиниция

Дроселът с общ режим, известен също като индуктор с общ режим, е пасивен магнитен компонент, който потиска електромагнитните смущения (EMI) двупосочно. Той е изграден от два комплекта намотки с еднакви навивки и идентични посоки на навиване, симетрично навити на едно и също магнитно ядро.

2. Ясно разбиране

Той е специално проектиран да филтрира шума от смущения в общ-режим във веригите, като същевременно позволява плавно преминаване на полезен ток в нормален диференциален-режим. Той служи като основен компонент за анти-смущения и анти-електромагнитно излъчване в захранващи устройства и вериги.

3. Основен работен принцип

(1) Сигнал в диференциален-режим (нормален работен ток)

Токът тече в противоположни посоки в двата комплекта намотки и генерираните магнитни полета се компенсират взаимно. Индуктивността е изключително малка и не създава почти никакъв импеданс на нормалния ток.

(2) Сигнал в-общ режим (шум от смущения/статични смущения)

Токът на смущение протича в една и съща посока в двете намотки; магнитните полета се наслагват, за да генерират високо реактивно съпротивление, което блокира и потиска смущенията в общ-режим.

4. Основни функции

• Потиснете електромагнитните-смущения в общ режим по линиите
• Предотвратете вътрешното изтичане на електромагнитно излъчване на оборудването (за съответствие с EMC)
• Устоявайте на външни смущения от електрически мрежи и линии от навлизане в оборудване
• Широко използван за филтриране, намаляване на шума, мълниезащита и анти{0}}статични приложения

5. Общи основни материали

1. Нанокристален
2. MnZn ферит

6. Сценарии за прилагане

1. Потребителска електроника
2. Нови енергийни превозни средства
3. Фотоволтаични и съхранение на енергия
4. Комуникационно и мрежово оборудване
5. Медицински изделия
6. Космонавтика

И други индустриални области.

 

Разлики между материалите на магнитната сърцевина

1. MnZn ферит

Предимства

Високо съпротивление, ниски загуби при висока честота в MHz и отличен ефект на потискане на шума с висока-честота.

Недостатъци

Ниска плътност на магнитния поток при насищане (Bs), около 0,3–0,5T. Ядрото лесно се насища при прекомерен ток, което води до рязък спад на индуктивността и загуба на магнитни характеристики. Неговата пропускливост е относително ниска, с първоначална пропускливост само около 1000–10 000 μi.

2. Нанокристален

Предимства

Ултра{0}}висока първоначална пропускливост до около 80 000 μi; висока плътност на магнитния поток при насищане (Bs) при около 1,25T, няколко пъти по-голяма от тази на ферит. Той поддържа висока пропускливост при висока честота с изключително ниска коерцитивност и загуба на сърцевина.

Недостатъци

Относително по-ниско съпротивление в сравнение с ферит.

 

3. Основни характеристики на нанокристалните

1). Висока начална пропускливост

Нанокристалната първоначална пропускливост достига до 80 000, много по-висока от ферита (1 000–10 000). Високата проницаемост означава, че са необходими по-малко навивки на бобината за същата индуктивност и осигурява по-силно потискане на високо-честотния-шум в общ режим.

2). Висока плътност на магнитния поток при насищане

Плътността на магнитния поток на нанокристално насищане (Bs) е около 1,25T, няколко пъти по-висока от ферита. Той може да издържи на висок ток и силни смущения без лесно насищане, като поддържа стабилни магнитни характеристики и импеданс при висока честота.

3). Широка честота и ниски загуби

Нанокристалните се отличават с ниски загуби в диапазона от 20kHz–1MHz, ефективно потискащи шума в общ-режим в широка честотна лента и отговарящи на изискванията за филтриране в сложни електромагнитни среди.

4). Отлична температурна стабилност

Температурата на Кюри на нанокристалите е около 570 градуса. В рамките на температурния диапазон от -40 градуса до 150 градуса, скоростта на изменение на неговата магнитна производителност е по-малка от 10% с почти линейна промяна. За разлика от това, температурата на Кюри на ферита е под 300 градуса. Нанокристалният показва много по-добра температурна стабилност.

5). Гъвкави честотни характеристики

Чрез регулиране на процеса на топлинна обработка, нанокристалните ядра могат да постигнат персонализирани честотни характеристики. Съпоставянето с подходящи намотки на бобината може да отговори на изискванията за филтриране на различни честотни ленти.

6). Предимства в размер и тегло

Обемът и теглото на нанокристалните ядра обикновено са намалени с 50%–75% в сравнение с феритните. Може значително да минимизира размера на магнитните компоненти и да подобри системната интеграция в-ограничени приложения.

 

4. Точна таблица за сравнение на основните параметри

Параметър	Нанокристален	MnZn ферит (клас PC40/PC95)	Забележка
Плътност на магнитния поток на насищане Bs	1.2–1.5 T	0.35–0.5 T	Нанокристалният е около 3 пъти по-висок, по-добро анти{1}}насищане и миниатюризация
Остатъчна плътност на магнитния поток Br	0.7–0.85 T	0.06–0.15 T	MnZn феритът се характеризира с ниска остатъчна устойчивост
Коерцитивност Hc	0.8–1.5 A/m	4–12 A/m	Нанокристалният има по-ниска коерцитивност и по-малка загуба на хистерезис
Първоначална пропускливост μi	15,000–100,000+	2,000–15,000	Нанокристален с по-висока пропускливост, силно потискане на общия режим
Ефективна пропускливост μe @100kHz	16,000–26,000	5,000–7,000	По-висок импеданс на нанокристален при същата честота
Температура на Кюри Tc	550-580 градуса	180-220 градуса	Нанокристалният притежава отлична стабилност при висока температура
Работен температурен диапазон	-50 градуса ~ +180 градуса	-40 градуса ~ +125 градуса	Нанокристален, подходящ за сурова термична среда
Приложим честотен диапазон	DC–1 MHz (оптимално: 10kHz–500kHz)	1kHz–100MHz (оптимално: 20kHz–2MHz)	Нанокристален по-добър при ниска и средна честота; Ферит по-добре над 2MHz
Core Loss Pcv @100kHz, 0.2T	50–150 kW/m³	250–400 kW/m³	Нанокристалният има по-ниски загуби и по-ниско повишаване на температурата
Съпротивление ρ	≈1.3×10⁻⁶ Ω·m	≈1–10 Ω·m	MnZn феритът има естествени ниски загуби на вихрови токове
DC Bias Resistance	Отлично	Средно	Нанокристалът издържа на много по-висок постоянен ток на отклонение
Механични свойства	Навита лента, добра издръжливост и устойчивост на вибрации	Спечена керамика, чуплива и лесна за напукване	Нанокристален с по-добра устойчивост на удар и вибрации
цена	Сравнително високо	Ниска цена и зрял процес	MnZn ферит за масови ниско{0}}приложения

 

5. Обобщение

MnZn феритът се характеризира с ниска цена и високо-високочестотно съпротивление, подходящ за-чувствителни към разходите сценарии с обикновени изисквания за производителност.

С всеобхватни предимства в производителността, nanocrystalline е по-подходящ за сложни сценарии на приложение, изискващи висок ток, висока честота, устойчивост на висока температура и ограничено пространство за инсталиране, като нови енергийни превозни средства, фотоволтаично съхранение на енергия, промишлено управление от висок -клас и т.н. Това е основната причина, поради която nanocrystalline постепенно заменя MnZn ферита и разширява пазарния си дял в дроселите за общ режим.

Индустрията изисква дросели с общ режим с превъзходна производителност и по-висока ефективност, а нанокристалният несъмнено е оптималният избор.