1K107 E-شکل هسته های نانو کریستالی برای سوئیچینگ منابع تغذیه

یک هسته نانوکریستالی شکل E-1K107 چیست؟

نام 1K107 به یک آلیاژ مغناطیسی نرم نانوکریستالی مبتنی بر آهن- با نفوذپذیری بسیار بالا، چگالی شار اشباع بالا و تلفات هسته کم در فرکانس بالا اشاره دارد. وقتی به شکل E- ساخته می‌شود، هسته ساختار مغناطیسی سه-دسته‌ای را فراهم می‌کند که به راحتی می‌پیچد و بر روی PCB یا شاسی نصب می‌شود. هسته‌های نانوکریستالی شکل E در سوئیچینگ واحدهای منبع تغذیه برای بهبود عملکرد استفاده می‌شوند، به‌ویژه در کاربردهای-قدرت و فرکانس بالا مانند اینورترها، شارژرهای باتری و تجهیزات صنعتی که طراحی فشرده‌تر و کارآمدتری نسبت به هسته‌های فریت معمولی ارائه می‌دهند.

مزایای کلیدی در مقایسه با فریت

القای مغناطیسی اشباع بالا: آلیاژ 1K107 در حدود 1.2 T، تقریباً 2.5 برابر چگالی شار اشباع فریت قدرت، اشباع می شود و به ترانسفورماتورهای کوچکتر با چگالی توان بالاتر یا نوسان شار بزرگتر برای همان اندازه هسته اجازه می دهد.

تلفات هسته کم در فرکانس بالا: هسته های نانو کریستالی تلفات هسته به طور قابل توجهی در فرکانس 20 تا 50 کیلوهرتز نسبت به فریت دارند که باعث افزایش راندمان و کاهش تولید گرما در ترانسفورماتور می شود.

پایداری حرارتی عالی: با دمای کوری در حدود 570 درجه، عملکرد مغناطیسی در محدوده دمایی بسیار گسترده‌تری نسبت به فریت، که خواص آن بسیار کمتر از 200 درجه کاهش می‌یابد، پایدار می‌ماند.

طراحی جمع و جور: خواص مغناطیسی برتر اجازه می دهد تا اندازه های هسته کوچکتری داشته باشد، که برای کاربردهایی با فضای محدود مانند وسایل نقلیه، شارژرها و تجهیزات پزشکی حیاتی است.

نفوذپذیری بالا: نفوذپذیری اولیه بالا تعداد چرخش های مورد نیاز برای یک اندوکتانس معین را کاهش می دهد و تلفات مس و هزینه سیم پیچ را کاهش می دهد.

برنامه های کاربردی در سوئیچینگ منابع تغذیه

ترانسفورماتورهای اصلی

منابع تغذیه سوئیچینگ بزرگ و اینورترها از هسته‌های نانوبلور E شکل برای ترانسفورماتورهای اصلی خود استفاده می‌کنند تا توان بالا را به نحو احسن اداره کنند. شار اشباع بالا اجازه می دهد تا مقطع هسته کوچکتر-، در حالی که تلفات کم باعث می شود افزایش دما در محدوده در فرکانس های سوئیچینگ بالا حفظ شود.

ترانسفورماتورهای-فرکانس بالا

برای مبدل‌های رزونانسی فوروارد، فلای‌بک و LLC که در فرکانس 20 تا 100 کیلوهرتز کار می‌کنند، اتلاف کم هسته مواد نانوکریستالی یک مزیت تعیین کننده است. ترانسفورماتور می تواند با نوسان شار بالاتر کار کند و تعداد چرخش ها و تلفات مس را کاهش دهد.

سلف ها و چوک ها

هسته‌های نانوکریستالی شکل E در سلف‌های حالت معمول، سلف‌های PFC (اصلاح ضریب توان) و سلف‌های فیلتر استفاده می‌شوند. در سلف های تقویت کننده PFC، چگالی شار اشباع بالا و گزینه یک شکاف هوای کنترل شده امکان ذخیره انرژی بالا در حجم کم را فراهم می کند.

سایر لوازم الکترونیکی قدرت

کاربردهای اضافی شامل سیستم‌های UPS، اینورترهای انرژی خورشیدی و منابع تغذیه اینورتر IGBT است که در آن‌ها راندمان، پایداری حرارتی و فشرده‌بودن به همان اندازه مهم هستند.

ابعاد معمولی

جدول زیر نمایانگر ابعاد هسته نانوکریستالی شکل E-است. A، B، C، D، E و F پارامترهای استاندارد هندسه هسته E- هستند. مقادیر تحمل بعد از علامت مثبت-منفی داده می شود.

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

ابعاد بالا برای مرجع است. اندازه‌ها و هندسه‌های اضافی را می‌توان برای برآورده کردن نیازهای قدرت و فضای خاص، از جمله نسخه‌های شکاف‌دار برای سلف‌های{1}}ذخیره انرژی، سفارشی کرد.

ملاحظات طراحی برای مهندس منبع تغذیه

نوسان شار را تأیید کنید: هسته‌های نانوکریستالی دلتا-B بزرگ‌تری نسبت به فریت می‌دهند، اما تلفات هسته با فرکانس و چگالی شار به سرعت افزایش می‌یابد، بنابراین منحنی تلفات را در نقطه عملیاتی واقعی بررسی کنید.

شکاف هوا را در نظر بگیرید: برای PFC و سلف فیلتر، یک شکاف کنترل شده برای ذخیره انرژی مورد نیاز است. برای کاربردهای ترانسفورماتور، یک هسته بدون شکاف نفوذپذیری را به حداکثر می رساند و جریان مغناطیسی را به حداقل می رساند.

پنجره سیم پیچ را بررسی کنید:-مساحت پنجره شکل E و مقطع هسته-با هم قدرت قابل دستیابی را تعیین می‌کنند. از محصول A x B هسته برای تخمین توانمندی در اولین پاس طراحی استفاده کنید.

کاهش دما: اگر چه دمای کوری بالا است، عایق سیم و پوشش هسته محدودیت دمای عملی را تعیین می کند. دمای هسته را زیر حدود 120-150 درجه برای اطمینان طولانی مدت نگه دارید.

جابجایی: هسته های نانوکریستالی به تنش مکانیکی حساس هستند. از پوشش محافظ ارائه شده استفاده کنید و از بستن مستقیم هسته روی مسیر مغناطیسی آن خودداری کنید.

سوالات متداول

1K107 در تعیین هسته به چه معناست؟

1K107 نام درجه آلیاژ نانوکریستالی مبتنی بر آهن- است: این ترکیب خاص و عملیات حرارتی را مشخص می‌کند که به هسته نفوذپذیری بالا، چگالی شار اشباع بالا و از دست دادن هسته کم می‌دهد. گریدهای مختلف در سری 1K برای ترکیبات مختلف از دست دادن، نفوذپذیری و محدوده فرکانس بهینه شده اند.

چرا چگالی شار اشباع در ترانسفورماتور منبع تغذیه سوئیچینگ مهم است؟

چگالی شار اشباع بالاتر به ترانسفورماتور اجازه می دهد تا با یک نوسان شار بزرگتر کار کند، که به معنای چرخش کمتر و هسته کوچکتر برای همان توان است. با فریت، نوسان شار قابل استفاده به حدود 0.2 - 0.3 T محدود می شود، در حالی که مواد نانو کریستالی می توانند در 0.5-0.8 T یا بیشتر عمل کنند، که تقریباً سطح مقطع هسته را برای همان توان نصف می کند.

آیا می‌توان از هسته‌های نانوکریستالی{0}}شکل E در فرکانس‌های بالای 100 کیلوهرتز استفاده کرد؟

آنها می توانند، اما از دست دادن هسته با فرکانس افزایش می یابد، بنابراین نوسان شار باید متناسب با آن کاهش یابد. بین 20 تا 100 کیلوهرتز این ماده یک مزیت آشکار نسبت به فریت دارد. بالاتر از 100-200 کیلوهرتز، مقایسه به درجه آلیاژ خاص و راندمان مورد نیاز بستگی دارد.

چگونه یک هسته E{0}}نانوکریستالی با یک هسته E{1}}فریت با همان اندازه مقایسه می‌شود؟

برای همان هندسه، هسته نانو کریستالی تقریباً 2.5 برابر چگالی شار اشباع و تلفات هسته کمتر در 20 تا 50 کیلوهرتز را فراهم می کند و توان توان بالاتری را ممکن می کند. هسته فریت در اندازه های بسیار بزرگ سبک تر، ارزان تر و راحت تر به دست می آید، بنابراین انتخاب به چگالی توان، هزینه و نیازهای حرارتی طراحی بستگی دارد.

آیا هسته‌های نانوکریستالی به شکاف هوا برای سلف‌های PFC نیاز دارند؟

بله. القاگرهای ذخیره{1} انرژی مانند القاگرهای تقویت کننده PFC برای ذخیره انرژی در میدان مغناطیسی به یک شکاف هوا نیاز دارند. هسته را می توان با یک شکاف توزیع شده یا یک شکاف گسسته عرضه کرد تا اندوکتانس تحت بایاس DC بدون اشباع پایدار بماند.