Застосування матеріалів сердечника синфазного дроселя: нанокристалічний проти фериту

Що таке дросель загального режиму?

1. Професійне визначення

Синфазний дросель, також відомий як синфазний індуктор, є пасивним магнітним компонентом, який пригнічує електромагнітні перешкоди (EMI) у двох напрямках. Він складається з двох наборів обмоток з однаковими витками та однаковими напрямками намотування, симетрично намотаних на той самий магнітний сердечник.

2. Просте розуміння

Він спеціально розроблений для фільтрації шуму-синхронного перешкод у ланцюгах, дозволяючи нормальному диференціальному{1}}корисному струму проходити плавно. Він служить основним компонентом для захисту-перешкод і захисту-електромагнітного випромінювання в джерелах живлення та лініях ланцюгів.

3. Основний принцип роботи

(1) Сигнал диференціального-режиму (Нормальний робочий струм)

Струм тече в протилежних напрямках у двох наборах котушок, і створювані магнітні поля гасять одне одного. Індуктивність надзвичайно мала, майже не створює опору нормальному струму.

(2) Сигнал-режиму (інтерференційний шум/статичні перешкоди)

Струм інтерференції тече в одному напрямку в обох котушках; магнітні поля накладаються, щоб створити високий реактивний опір, який блокує та пригнічує-синфазні перешкоди.

4. Основні функції

• Пригнічуйте-синфазні електромагнітні перешкоди на лініях
• Запобігайте внутрішньому витоку електромагнітного випромінювання обладнання (для відповідності ЕМС)
• Захистіть зовнішнє втручання від електромереж і ліній від входу в обладнання
• Широко використовується для фільтрації, шумозаглушення, блискавкозахисту та анти{0}}статичних застосувань

5. Загальні основні матеріали

1. Нанокристалічний
2. Ферит MnZn

6. Сценарії застосування

1. Побутова електроніка
2. Нові енергетичні транспортні засоби
3. Фотоелектричні та накопичувачі енергії
4. Комунікаційне та мережеве обладнання
5. Медичні прилади
6. Аерокосмічна

Та інші галузі промисловості.

 

Відмінності між матеріалами магнітного сердечника

1. Ферит MnZn

Переваги

Високий питомий опір, низькі втрати на високій частоті МГц і чудовий ефект придушення високочастотного-шуму.

Недоліки

Низька щільність магнітного потоку насичення (Bs), близько 0,3–0,5 Тл. Сердечник легко насичується під дією надмірного струму, що призводить до різкого падіння індуктивності та втрати магнітних характеристик. Його проникність відносно низька, з початковою проникністю лише близько 1000–10 000 мкi.

2. Нанокристалічний

Переваги

Над-висока початкова проникність приблизно до 80 000 μi; висока щільність магнітного потоку насичення (Bs) приблизно 1,25 Тл, що в декілька разів перевищує значення фериту. Він підтримує високу проникність на високій частоті з надзвичайно низькою коерцитивною силою та втратою в сердечнику.

Недоліки

Відносно менший питомий опір порівняно з феритом.

 

3. Основні характеристики нанокристалів

1). Висока початкова проникність

Нанокристалічна початкова проникність досягає 80 000, що набагато вище, ніж у фериту (1 000–10 000). Висока проникність означає, що для тієї самої індуктивності потрібна менша кількість витків котушки, а також забезпечує потужніше придушення високочастотного-синфазного шуму.

2). Висока щільність магнітного потоку насичення

Нанокристалічна щільність магнітного потоку насичення (Bs) становить близько 1,25 Тл, у кілька разів вище, ніж у фериту. Він може витримувати сильний струм і сильні перешкоди без легкого насичення, зберігаючи стабільні магнітні характеристики та імпеданс на високій частоті.

3). Широка частота та низькі втрати

Нанокристалічний характеризується низькими втратами в діапазоні 20 кГц–1 МГц, ефективно пригнічуючи звичайний-шум у широкому діапазоні частот і задовольняючи вимоги фільтрації в складних електромагнітних середовищах.

4). Відмінна температурна стабільність

Температура Кюрі нанокристалів становить близько 570 градусів. У діапазоні температур від -40 градусів до 150 градусів швидкість зміни його магнітних характеристик становить менше 10% з майже лінійною зміною. Навпаки, температура Кюрі фериту нижче 300 градусів. Нанокристалічний показує набагато кращу температурну стабільність.

5). Гнучкі частотні характеристики

Регулюючи процес термічної обробки, нанокристалічні ядра можуть досягати індивідуальних частотних характеристик. Узгодження з відповідними витками котушки може задовольнити вимоги фільтрації різних частотних діапазонів.

6). Переваги розміру та ваги

Об’єм і вага нанокристалічних ядер зазвичай зменшуються на 50–75% порівняно з феритовими. Це може значно мінімізувати розмір магнітних компонентів і покращити інтеграцію системи в-додатки з обмеженим простором.

 

4. Точна таблиця порівняння основних параметрів

Параметр	Нанокристалічний	Ферит MnZn (клас PC40/PC95)	Зауваження
Насичення Щільність магнітного потоку Bs	1.2–1.5 T	0.35–0.5 T	Нанокристалічний приблизно в 3 рази вищий, кращий анти-насичення та мініатюризація
Залишкова щільність магнітного потоку Br	0.7–0.85 T	0.06–0.15 T	Ферит MnZn має низьку залишкову намагніченість
Коерцитивність Hc	0.8–1.5 A/m	4–12 A/m	Нанокристалічний має нижчу коерцитивну силу та менші втрати на гістерезис
Початкова проникність μi	15,000–100,000+	2,000–15,000	Нанокристалічний з високою проникністю, сильним придушенням синфазного режиму
Ефективна проникність μe при 100 кГц	16,000–26,000	5,000–7,000	Вищий імпеданс нанокристалічного на тій же частоті
Температура Кюрі Tc	550-580 градусів	180-220 градусів	Нанокристалічний володіє чудовою високотемпературною стабільністю
Діапазон робочих температур	-50 градусів ~ +180 градусів	-40 градусів ~ +125 градусів	Нанокристалічний, придатний для суворого термічного середовища
Застосовний діапазон частот	DC–1 МГц (оптимально: 10 кГц–500 кГц)	1 кГц–100 МГц (оптимально: 20 кГц–2 МГц)	Нанокристалічний краще на низькій і середній частоті; Ферит краще вище 2 МГц
Core Loss Pcv при 100 кГц, 0,2 Т	50–150 кВт/м³	250–400 кВт/м³	Нанокристалічний має менші втрати та менший підйом температури
Питомий опір ρ	≈1.3×10⁻⁶ Ω·m	≈1–10 Ω·m	Ферит MnZn має природні низькі втрати на вихровий струм
Опір зміщення постійного струму	Чудово	Середній	Нанокристалічний витримує набагато більший постійний струм зміщення
Механічна властивість	Намотана стрічка, хороша міцність і стійкість до вібрації	Спечена кераміка, крихка та легко тріскається	Нанокристалічний з кращою стійкістю до ударів і вібрації
Вартість	Відносно високий	Низька вартість і зрілий процес	Ферит MnZn для масового недорогого застосування-

 

5. Підведення підсумків

Ферит MnZn має низьку вартість і високий питомий-частотний опір, що підходить для-вартісних сценаріїв зі звичайними вимогами до продуктивності.

Завдяки комплексним перевагам у продуктивності nanocrystalline більше підходить для складних сценаріїв застосування, які вимагають високого струму, високої частоти, стійкості до високих температур і обмеженого простору для встановлення, як-от нові транспортні засоби, накопичувачі фотоелектричної енергії, високо-промислове керування тощо. Це основна причина, чому nanocrystalline поступово замінює ферит MnZn і розширює свою частку на ринку синфазних дроселів.

У промисловості потрібні синфазні дроселі з чудовою продуктивністю та вищою ефективністю, і нанокристалічний, безсумнівно, є оптимальним вибором.