Нанокристалічні сердечники 1K107 E-форми для імпульсних джерел живлення

Що таке нанокристалічний стрижень 1K107 E-?

Позначення 1K107 стосується нанокристалічного м’якого магнітного сплаву на основі-заліза з дуже високою проникністю, високою щільністю потоку насичення та низькими втратами в сердечнику на високій частоті. При виготовленні у E-формі сердечник забезпечує зручну три-магнітну структуру, яку легко змотати та встановити на друкованій платі або шасі. Нанокристалічні сердечники E-форми використовуються в імпульсних блоках живлення для покращення продуктивності, особливо в -потужних і високо-частотних системах, таких як інвертори, зарядні пристрої для акумуляторів і промислове обладнання, де вони забезпечують більш компактну та ефективну конструкцію, ніж звичайні феритові сердечники.

Ключові переваги порівняно з феритом

Висока магнітна індукція насичення: сплав 1K107 насичується приблизно за 1,2 Тл, що приблизно в 2,5 рази перевищує щільність потоку насичення силового фериту, що дозволяє використовувати менші трансформатори з вищою щільністю потужності або більшим коливанням потоку для того самого розміру сердечника.

Низькі втрати в сердечнику на високій частоті: нанокристалічні сердечники мають значно нижчі втрати в сердечнику при 20-50 кГц, ніж феритові, що підвищує ефективність і зменшує виділення тепла в трансформаторі.

Відмінна термічна стабільність: з температурою Кюрі близько 570 градусів, магнітні характеристики залишаються стабільними в значно ширшому діапазоні температур, ніж у фериту, властивості якого погіршуються значно нижче 200 градусів.

Компактний дизайн: чудові магнітні властивості дозволяють мати менші розміри сердечника, що є критичним для застосувань з обмеженим простором, таких як транспортні засоби, зарядні пристрої та медичне обладнання.

Висока проникність: висока початкова проникність зменшує кількість витків, необхідних для заданої індуктивності, знижуючи втрати міді та вартість намотування.

Застосування в імпульсних джерелах живлення

Основні трансформатори

Великі імпульсні джерела живлення та інвертори використовують нанокристалічні сердечники E-форми для своїх основних трансформаторів, щоб ефективно працювати з високою потужністю. Високий потік насичення забезпечує менший поперечний-переріз сердечника, тоді як низькі втрати утримують підвищення температури в межах на високих частотах перемикання.

Високочастотні-трансформатори

Для резонансних перетворювачів прямого ходу, зворотного ходу та LLC, що працюють на частоті 20-100 кГц, низькі втрати в сердечнику нанокристалічного матеріалу є вирішальною перевагою. Трансформатор може працювати з більшим коливанням потоку, зменшуючи кількість витків і втрати міді.

Індуктори та дроселі

Нанокристалічні сердечники E-форми використовуються в індукторах-загального режиму, індукторах корекції коефіцієнта потужності (PFC) і індукторах фільтрації. У підсилювальних котушках індуктивності PFC висока щільність потоку насичення та можливість контрольованого повітряного зазору дозволяють накопичувати велику кількість енергії в невеликому об’ємі.

Інша силова електроніка

Додаткові сфери застосування включають системи ДБЖ, інвертори сонячної енергії та інверторні джерела живлення IGBT, де ефективність, термічна стабільність і компактність однаково важливі.

Типові розміри

У таблиці нижче наведено типові розміри нанокристалічного ядра E-форми. A, B, C, D, E і F — стандартні параметри основної геометрії E-; значення допуску вказуються після знака плюс-мінус.

A (мм)	B (мм)	C (мм)	D (мм)	E (мм)	F (мм)
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

Розміри вище наведені для довідки. Додаткові розміри та геометрії можна налаштувати відповідно до конкретних вимог до потужності та простору, включаючи версії з проміжками для індукторів-накопичення енергії.

Проектні міркування для інженера з енергопостачання

Перевірте коливання потоку: нанокристалічні сердечники допускають більшу дельта-B, ніж феритові, але втрати в сердечнику швидко зростають із частотою та щільністю потоку, тому перевірте криву втрат у фактичній робочій точці.

Розглянемо повітряний зазор: для PFC і індукторів фільтра контрольований зазор потрібен для накопичення енергії; для застосування в трансформаторах серцевина без зазору максимізує проникність і мінімізує струм намагнічування.

Перевірте вікно намотування: площа вікна E-форми та поперечний-переріз сердечника разом визначають досяжну потужність. Використовуйте добуток ядра A x B, щоб оцінити потужність під час першого проектного проходу.

Зниження температури: хоча температура Кюрі висока, ізоляція дроту та покриття сердечника встановлюють практичну межу температури; підтримуйте температуру ядра нижче приблизно 120-150 градусів для тривалої надійності.

Поводження: нанокристалічні ядра чутливі до механічного впливу. Використовуйте захисне покриття, що входить до комплекту, і не затискайте сердечник безпосередньо на його магнітному шляху.

FAQ

Що означає 1K107 в позначенні сердечника?

1K107 — це позначення марки нанокристалічного сплаву на основі-заліза: воно визначає специфічний склад і термічну обробку, які надають серцевині високу проникність, високу щільність потоку насичення та низькі втрати в серцевині. Різні сорти в серії 1K оптимізовані для різних комбінацій втрат, проникності та діапазону частот.

Чому щільність потоку насичення важлива в імпульсному трансформаторі джерела живлення?

Більш висока щільність потоку насичення дозволяє трансформатору працювати з більшим розмахом потоку, що означає менше витків і менший сердечник для тієї самої потужності. З феритом придатне коливання потоку обмежується приблизно 0,2-0,3 Тл, тоді як нанокристалічний матеріал може працювати при 0,5-0,8 Тл або більше, приблизно вдвічі зменшуючи поперечний переріз сердечника за тієї самої потужності.

Чи можна використовувати нанокристалічні ядра E-форми на частотах понад 100 кГц?

Вони можуть, але втрати в сердечнику збільшуються з частотою, тому коливання потоку потрібно відповідно зменшити. Між 20 і 100 кГц матеріал має явну перевагу перед феритом; вище 100-200 кГц, порівняння залежить від конкретної марки сплаву та необхідної ефективності.

Як нанокристалічний E-сердечник порівнюється з феритовим E-серцевиною такого самого розміру?

За тієї ж геометрії нанокристалічний сердечник забезпечує приблизно в 2,5 рази більшу щільність потоку насичення та менші втрати в сердечнику на частоті 20–50 кГц, забезпечуючи вищу пропускну здатність. Феритовий сердечник легший, дешевший і його легше отримати у дуже великих розмірах, тому вибір залежить від щільності потужності, вартості та теплових вимог конструкції.

Чи потрібен повітряний зазор для нанокристалічних ядер для індукторів PFC?

так Котушки індуктивності-накопичування енергії, такі як форсуючі індуктори PFC, потребують повітряного зазору для накопичення енергії в магнітному полі. Сердечник може бути забезпечений розподіленим зазором або дискретним зазором, щоб індуктивність залишалася стабільною при зміщенні постійного струму без насичення.