1K107 E-Tvarové nanokryštalické jadrá pre spínané napájacie zdroje

Čo je nanokryštalické jadro 1K107 E-Shape?

Označenie 1K107 sa vzťahuje na nanokryštalickú mäkkú magnetickú zliatinu na báze železa- s veľmi vysokou permeabilitou, vysokou hustotou saturačného toku a nízkou stratou jadra pri vysokej frekvencii. Keď sa jadro vyrába v tvare E-, poskytuje pohodlnú troj{5}}ramennú magnetickú štruktúru, ktorá sa ľahko navíja a namontuje na dosku plošných spojov alebo šasi. Nanokryštalické jadrá v tvare E sa používajú v spínaných napájacích jednotkách na zlepšenie výkonu, najmä vo vysoko-výkonových a-aplikáciách, ako sú invertory, nabíjačky batérií a priemyselné zariadenia, kde poskytujú kompaktnejší a efektívnejší dizajn ako bežné feritové jadrá.

Kľúčové výhody v porovnaní s feritom

Vysoká saturačná magnetická indukcia: zliatina 1K107 saturuje pri približne 1,2 T, čo je približne 2,5-násobok saturačnej hustoty toku výkonového feritu, čo umožňuje menšie transformátory s vyššou hustotou výkonu alebo väčším výkyvom toku pri rovnakej veľkosti jadra.

Nízka strata jadra pri vysokej frekvencii: nanokryštalické jadrá majú výrazne nižšie straty v jadre pri 20-50 kHz ako ferit, čím sa zvyšuje účinnosť a znižuje sa tvorba tepla v transformátore.

Vynikajúca tepelná stabilita: s Curieovou teplotou okolo 570 stupňov zostáva magnetický výkon stabilný v oveľa širšom teplotnom rozsahu ako ferit, ktorého vlastnosti sa výrazne zhoršujú pod 200 stupňov.

Kompaktný dizajn: vynikajúce magnetické vlastnosti umožňujú menšie veľkosti jadra, čo je rozhodujúce pre aplikácie s obmedzeným priestorom, ako sú vozidlá, nabíjačky a lekárske vybavenie.

Vysoká permeabilita: vysoká počiatočná permeabilita znižuje počet závitov potrebných pre danú indukčnosť, čím sa znižuje strata medi a náklady na vinutie.

Aplikácie v spínaných zdrojoch napájania

Hlavné transformátory

Veľké spínané napájacie zdroje a invertory používajú nanokryštalické jadrá v tvare E{0}} pre svoje hlavné transformátory, aby efektívne zvládli vysoký výkon. Vysoký saturačný tok umožňuje menší prierez jadra-, zatiaľ čo nízka strata udržuje nárast teploty v medziach pri vysokých spínacích frekvenciách.

Vysokofrekvenčné transformátory{0}

Pre dopredné, flyback a LLC rezonančné meniče pracujúce pri 20-100 kHz je rozhodujúcou výhodou nízka strata jadra nanokryštalického materiálu. Transformátor môže pracovať s vyšším kolísaním toku, čím sa znižuje počet závitov a straty medi.

Tlmivky a tlmivky

Nanokryštalické jadrá v tvare E -sa používajú v tlmivkách v bežnom{1}}režime, tlmivkách PFC (korekcia účinníka) a filtračných tlmivkách. Vysoká hustota saturačného toku a možnosť riadenej vzduchovej medzery v induktoroch PFC boost umožňujú vysoké ukladanie energie v malom objeme.

Iná výkonová elektronika

Medzi ďalšie aplikácie patria systémy UPS, solárne invertory a invertorové napájacie zdroje IGBT, kde je rovnako dôležitá účinnosť, tepelná stabilita a kompaktnosť.

Typické rozmery

V tabuľke nižšie sú uvedené reprezentatívne rozmery nanokryštalického jadra v tvare E-. A, B, C, D, E a F sú štandardné E-parametre geometrie jadra; hodnoty tolerancie sú uvedené za znamienkom plus-mínus.

A (mm)	B (mm)	C (mm)	D (mm)	E (mm)	F (mm)
8.3 ± 0.2	6.0 ± 0.1	1.8 ± 0.2	3.6 ± 0.2	3.0 ± 0.1	4.0 ± 0.1
10.0 ± 0.3	7.0 ± 0.2	2.4 ± 0.2	4.6 ± 0.3	4.2 ± 0.2	5.4 ± 0.2
13.0 ± 0.3	10.2 ± 0.3	2.6 ± 0.2	5.9 ± 0.2	4.6 ± 0.1	6.0 ± 0.2
16.0 ± 0.3	12.0 ± 0.3	3.8 ± 0.2	4.8 ± 0.2	5.2 ± 0.2	7.2 ± 0.1
19.0 ± 0.3	14.0 ± 0.2	4.8 ± 0.3	4.8 ± 0.3	5.7 ± 0.2	8.0 ± 0.3
22.0 ± 0.6	15.6 ± 0.2	5.7 ± 0.3	5.7 ± 0.3	5.4 ± 0.3	9.2 ± 0.3
25.0 ± 0.4	18.6 ± 0.3	6.5 ± 0.3	6.5 ± 0.3	6.8 ± 0.2	10.0 ± 0.2
28.0 ± 0.6	18.6 ± 0.3	7.2 ± 0.2	10.7 ± 0.3	6.5 ± 0.2	10.5 ± 0.3
30.0 ± 0.5	19.9 ± 0.4	6.9 ± 0.3	7.1 ± 0.2	10.0 ± 0.2	15.0 ± 0.2
33.0 ± 0.3	23.5 ± 0.3	9.6 ± 0.4	12.7 ± 0.3	9.2 ± 0.3	13.7 ± 0.3
35.0 ± 0.6	24.6 ± 0.2	10.0 ± 0.3	10.0 ± 0.3	12.5 ± 0.3	17.5 ± 0.3
42.1 ± 0.9	29.5 ± 0.2	12.0 ± 0.3	15.0 ± 0.3	15.2 ± 0.4	21.1 ± 0.3

Vyššie uvedené rozmery sú orientačné. Dodatočné veľkosti a geometrie možno prispôsobiť tak, aby vyhovovali špecifickým požiadavkám na výkon a priestor, vrátane verzií s medzerami pre indukčné-tlmivky na ukladanie energie.

Úvahy o návrhu pre inžiniera napájania

Overte kolísanie toku: nanokryštalické jadrá umožňujú väčšiu delta{0}}B ako feritové, ale strata jadra sa rýchlo zvyšuje s frekvenciou a hustotou toku, preto skontrolujte stratovú krivku v skutočnom prevádzkovom bode.

Zvážte vzduchovú medzeru: pre PFC a filtračné tlmivky je potrebná riadená medzera na uloženie energie; pre transformátorové aplikácie, jadro bez medzery maximalizuje priepustnosť a minimalizuje magnetizačný prúd.

Skontrolujte okno vinutia: plocha okna v tvare E-a prierez jadra- spolu určujú dosiahnuteľný výkon. Použite súčin A x B jadra na odhadnutie výkonovej kapacity v prvom návrhu.

Zníženie teploty: hoci Curieho teplota je vysoká, izolácia drôtu a povlak jadra určujú praktický teplotný limit; udržujte teplotu jadra pod približne 120-150 stupňov pre dlhodobú spoľahlivosť.

Manipulácia: nanokryštalické jadrá sú citlivé na mechanické namáhanie. Použite dodaný ochranný povlak a vyhnite sa upnutiu jadra priamo na jeho magnetickej dráhe.

FAQ

Čo znamená 1K107 v označení jadra?

1K107 je označenie triedy nanokryštalickej zliatiny na báze železa-: identifikuje špecifické zloženie a tepelné spracovanie, ktoré dodáva jadru vysokú priepustnosť, vysokú hustotu saturačného toku a nízke straty v jadre. Rôzne triedy v sérii 1K sú optimalizované pre rôzne kombinácie straty, priepustnosti a frekvenčného rozsahu.

Prečo je hustota saturačného toku dôležitá v spínanom napájacom transformátore?

Vyššia hustota saturačného toku umožňuje transformátoru pracovať s väčším výkyvom toku, čo znamená menej závitov a menšie jadro pri rovnakom výkone. Pri ferite je použiteľný výkyv toku obmedzený na približne 0,2-0,3 T, zatiaľ čo nanokryštalický materiál môže pracovať pri 0,5 až 0,8 T alebo viac, čím sa prierez jadra pri rovnakom výkone zmenšuje zhruba na polovicu.

Je možné použiť nanokryštalické jadrá v tvare E- pri frekvenciách nad 100 kHz?

Môžu, ale strata jadra sa zvyšuje s frekvenciou, takže kolísanie toku sa musí zodpovedajúcim spôsobom znížiť. Medzi 20 a 100 kHz materiál ponúka jasnú výhodu oproti feritu; nad 100-200 kHz, porovnanie závisí od konkrétnej triedy zliatiny a požadovanej účinnosti.

Ako sa porovnáva nanokryštalické E-jadro s feritovým E-jadrom rovnakej veľkosti?

Pri rovnakej geometrii poskytuje nanokryštalické jadro približne 2,5-násobok hustoty saturačného toku a nižšiu stratu jadra pri 20-50 kHz, čo umožňuje vyšší výkon. Feritové jadro je ľahšie, lacnejšie a ľahšie sa získava vo veľmi veľkých veľkostiach, takže výber závisí od hustoty výkonu, nákladov a tepelných požiadaviek konštrukcie.

Potrebujú nanokryštalické jadrá vzduchovú medzeru pre induktory PFC?

áno. Tlmivky na uchovávanie energie-, ako sú napríklad induktory PFC, vyžadujú vzduchovú medzeru na ukladanie energie v magnetickom poli. Jadro môže byť dodávané s distribuovanou medzerou alebo diskrétnou medzerou, takže indukčnosť zostáva stabilná pri jednosmernom predpätí bez saturácie.