Høy induktans Sendust Core Sendust Block Core Høy permeabilitet

Sendust er et magnetisk metallpulver som ble oppfunnet av Hakaru Masumoto ved Tohoku Imperial University i Sendai, Japan, rundt 1936 som et alternativ til permalloy i induktorapplikasjoner for telefonnettverk.Sendust-sammensetningen er typisk 85 % jern, 9 % silisium og 6 % aluminium.Pulveret er sintret inn i kjerner for å produsere induktorer.Sendust-kjerner har høy magnetisk permeabilitet (opptil 140 000), lavt tap, lav koersivitet (5 A/m), god temperaturstabilitet og metningsflukstetthet opptil 1 T.
På grunn av sin kjemiske sammensetning og krystallografiske struktur viser Sendust samtidig null magnetostriksjon og null magnetokrystallinsk anisotropi konstant K1.
Sendust er hardere enn permalloy, og er derfor nyttig i slitasjeapplikasjoner som magnetiske opptakshoder.

Hvordan velge hvilke typer pulverkjerner med fordelte luftspalter som skal brukes til å designe kraftinduktorer og choker

Introduksjon

Denne bruksveiledningen presenterer noen generelle retningslinjer for det optimale valget av pulverkjernematerialer (MPP, Sendust, Kool Mu®, High Flux eller Iron Powder) for ulike induktor-, choke- og filterdesignkrav.Valget av en type materiale fremfor en annen avhenger ofte av følgende:
1) DC Bias Current gjennom induktoren
2) Omgivelsesdriftstemperatur og akseptabel temperaturøkning.Omgivelsestemperatur på over 100 grader C er nå ganske vanlig.
3) Størrelsesbegrensning og monteringsmetoder (gjennomgående hull eller overflatemontering)
4) Kostnader: jernpulver er det billigste og MPP, det mest ekspansive.
5) Elektrisk stabilitet av kjernen med temperaturendringer
6) Tilgjengelighet av kjernematerialet.For eksempel er Micrometals #26 og #52 hovedsakelig tilgjengelig fra lager.Mest tilgjengelige MPP-kjerner er 125 permeabilitetsmaterialer, etc.

Som et resultat av nyere fremskritt innen ferromagnetisk teknologi, er et større utvalg av kjernematerialer for designoptimalisering nå tilgjengelig.For brytermodusstrømforsyninger (SMPS), induktorer, choker og filtre er typiske materialer MPP (molypermalloy-pulver), High Flux , Sendust og Iron Powder-kjerner.Hvert av de ovennevnte kraftkjernematerialene har individuelle egenskaper som egner seg for forskjellige bruksområder.
De vanlige produsentene av de ovennevnte pulverkjernene er:
1) Mikrometaller for jernpulverkjerner.Kun Micrometals-kjerner er testet for termisk stabilitet og CWS bruker kun Micrometals-kjerner i alle sine design.
2) Magnetics Inc, Arnold Engineering, CSC og T/T Electronics for MPP, Sendust (Kool Mu®) og High Flux kjerner
3) TDK, Tokin, Toho for Sendust Cores

Med pulverkjerner males eller forstøves materiale med høy permeabilitet til pulver.Permeabiliteten til kjernene vil avhenge av partikkelstørrelsen og tettheten til materialene med høy permeabilitet.Justering av partikkelstørrelsen og tettheten til dette materialet fører til ulik permeabilitet av kjernene.Jo mindre partikkelstørrelse, jo lavere permeabilitet og bedre DC-forspenningsegenskaper, men til en høyere pris.De individuelle pulverpartiklene er isolert fra hverandre, slik at kjernene har iboende fordelte luftspalter for energilagring i en induktor.

Denne fordelte luftspalteegenskapen sørger for at energien lagres jevnt gjennom kjernen.Dette gjør at kjernen har en bedre temperaturstabilitet.Spaltede eller slissede ferritter lagrer energien i det lokaliserte luftgapet, men med mye mer flukslekkasje som forårsaker lokalisert gapstap og interferens.I noen tilfeller kan dette tapet på grunn av lokalisert gap overstige selve kjernetapet.På grunn av den lokale karakteren til luftspalten i en gapet ferrittkjerne, viser den ikke god temperaturstabilitet.

Optimalt kjernevalg er å velge det beste materialet med et minimalt kompromiss samtidig som alle designmålene oppfylles.Hvis kostnaden er den primære faktoren, er jernpulver valget.Hvis temperaturstabilitet er den primære bekymringen, vil MPP være det første alternativet.Egenskapene til hver type materiale diskuteres kort.
Alle de 3 typene pulverkjerner kan kjøpes online i lite volum fra lager (umiddelbar levering) på følgende nettside: www.cwsbytemark.com.Flere tekniske data for disse materialene finnes på www.bytemark.com

MPP (Molypermalloy Powder Cores)
Komposisjon: Mo-Ni-Fe

MPP-kjerner har det laveste totale kjernetapet og best temperaturstabilitet.Vanligvis er induktansvariansen under 1 % opp til 140 grader C. MPP-kjerner er tilgjengelige med initial permeabilitet (µi) på 26, 60, 125, 160, 173, 200 og 550. MPP tilbyr høy resistivitet, lav hysterese og virvelstrøm tap, og meget god induktansstabilitet under DC-bias og AC-forhold.Under AC-eksitasjon er induktansendring under 2 % (veldig stabil) for µi=125 kjerner ved AC-flukstetthet på over 2000 gauss.Den mettes ikke lett ved høy DC-magnetisering eller DC-forspenningstilstand. Metningsflukstettheten til MPP-kjernen er omtrent 8000 gauss (800 mT)

Sammenlignet med andre materialer er MPP-kjerner den dyreste, men høyeste kvaliteten når det gjelder kjernetap og stabilitet.For applikasjoner som involverer DC-forspenningstilstand, bruk følgende retningslinjer.For å få mindre enn 20 % reduksjon i initial permeabilitet under DC-forspenningstilstand: - For µi= 60 kjerner, maks.DC bias < 50 oersted;µi=125, maks.DC bias < 30 oersted;µi=160, maks.DC bias <20 oersted.

Unike egenskaper

1. Laveste kjernetap blant alle pulvermaterialene.Lavt hysteristisk tap som resulterer i lav signalforvrengning og lavt gjenværende tap.
2.Best temperaturstabilitet.Under 1 %.
3. Maksimal metningsflukstetthet er 8000 gauss (0,8 tesla)
4.Induktanstoleranse: + - 8%.(3 % fra 500 Hz til 200 Khz)
5. Mest brukt i romfart, militær, medisinsk og høytemperaturapplikasjon.
6. Mest lett tilgjengelig sammenlignet med høy fluks og sendust.
Applikasjoner :
Høye Q-filtre, belastningsspoler, resonanskretser, RFI-filtre for frekvenser under 300 kHz, transformatorer, choker, differensialmodusfiltre og DC-forspennede utgangsfiltre.

High Flux Cores
Sammensetning: Ni-Fe

High Flux-kjerner er sammensatt av komprimert 50 % nikkel og 50 % jernlegeringspulver.Grunnmaterialet ligner den vanlige nikkeljernlamineringen i tapeviklede kjerner.High Flux-kjerner har høyere energilagringsevne og høyere metningsflukstetthet.Deres metningsflukstetthet er rundt 15 000 gauss (1500 mT), omtrent det samme som jernpulverkjerner.High Flux-kjerner gir litt lavere kjernetap enn Sendust.Imidlertid er High Fluxs kjernetap ganske mye høyere enn MPP-kjerner.High Flux-kjerner brukes oftest i applikasjoner der DC-forspenningsstrømmen er høy.Det er imidlertid ikke så lett tilgjengelig som MPP eller Sendust, og er begrenset i permeabilitetsvalg eller størrelsesvalg.
Applikasjoner :

1) In Line Noise-filtre hvor induktoren må støtte store AC-spenninger uten metning.

2) Bytte regulatorer Induktorer for å håndtere store mengder DC-forspenningsstrøm

3) Pulstransformatorer og tilbakeslagstransformatorer da dens gjenværende flukstetthet er nær null gauss.Med metningsflukstettheten på 15K gauss, er den brukbare flukstettheten (fra null til 15K gauss) ideelt egnet for unipolare drivapplikasjoner som pulstransformatorer og tilbakeslagstransformatorer.

Kool Mu® / SENDUST
Komposisjon: Al-Si-Fe

Sendust-kjerner er også kjent som Kool Mu® fra Magnetics Inc., Sendust-materiale ble først brukt i Japan i et område kalt Sendai, og det ble kalt 'støvkjernen', og dermed navnet Sendust.Generelt har sendust-kjerner betydelig lavere tap enn jernpulverkjerner, men har høyere kjernetap enn MPP-kjerner.Sammenlignet med jernpulver kan sentust kjernetapet være så lavt som 40% til 50% av jernpulverkjernetapet.Sendust-kjerner har også svært lav magnetostriksjonskoeffisient, og den er derfor egnet for applikasjoner som krever lav hørbar støy.Sendust-kjerner har en metningsflukstetthet på 10 000 gauss som er lavere enn jernpulver.Sendust tilbyr imidlertid høyere energilagring enn MPP eller gapped ferritt.

Sendust-kjerner er tilgjengelig med initial permeabiliteter (Ui) på 60 og 125. Sendust-kjerner tilbyr minimal endring i permeabilitet eller induktans (under 3 % for ui=125) under AC-eksitasjon.Temperaturstabiliteten er veldig god i den høye enden.Induktansendring er mindre enn 3 % fra omgivelsestemperatur til 125 grader C. Men når temperaturen synker til 65 grader C, reduseres induktansen med ca. 15 % for µi=125.Merk også at når temperaturen øker, viser sendust en reduksjon i induktans kontra en økning i induktans for alle de andre pulvermaterialene.Dette kan være et godt valg for temperaturkompensasjon, når det brukes med andre materialer i en komposittkjernestruktur.

Sendust-kjerner koster mindre enn MPP eller høye flukser, men litt dyrere enn jernpulverkjerner.For applikasjoner som involverer DC-forspenningsforhold, bruk følgende retningslinjer.For å få under 20 % reduksjon i initial permeabilitet under DC-bias tilstand:

For µi= 60 kjerner, maks.DC bias < 40 oersted;µi=125, maks.DC bias < 15 oersted.

Unike egenskaper

1. Lavere kjernetap enn Jernpulver.
2. Lav magnetostriksjonskoeffisient, lav hørbar støy.
3. God temperaturstabilitet.Under 4 % fra -15 °C til 125 °C
4. Maksimal flukstetthet: 10 000 gauss (1,0 tesla)
5. Induktanstoleranse: ±8%.
Applikasjoner:
1.Switching regulatorer eller Power Inductors i SMPS
2. Fly-tilbake- og pulstransformatorer (induktorer)
3.In-Line støyfiltre
4.Sving chokes
5. Fasekontrollkretser (lav hørbar støy) lysdimmere, motorhastighetskontrollenheter.
Jernpulver
Sammensetning: Fe

Jernpulver er det mest kostnadseffektive av alle pulverkjernene.Den tilbyr et kostnadseffektivt designalternativ til MPP, High Flux eller Sendust-kjerner.Det høyere kjernetapet blant alle pulvermaterialene kan kompenseres ved å bruke større kjerner.I mange applikasjoner, hvor plass og høyere temperaturøkning i jernpulverkjernene er ubetydelig sammenlignet med kostnadsbesparelser, tilbyr jernpulverkjerner den beste løsningen.Jernpulverkjerner er tilgjengelig i 2 klasser: karbonyljern og hydrogenredusert jern.Karbonyljern har lavere kjernetap og viser høy Q for RF-applikasjoner.

Jernpulverkjerner er tilgjengelige i permeabiliteter fra 1 til 100. De populære materialene for SMPS-applikasjoner er #26 (µi=75), #8/90 (µi=35), #52 (µi=75) og #18 (µi= 55).Jernpulverkjerner har en metningsflukstetthet på 10 000 til 15 000 gauss.Jernpulverkjerner er ganske stabile med temperatur.Materialet #26 har temperaturstabilitet på 825 ppm/C (induktansendring på ca. 9 % med temperaturendring på opptil l25 grader C).#52-materialet er 650 PPM/C (7%).Materialet #18 er 385 PPM/C (4%), og #8/90-materialet er 255 PPM/C (3%).

Jernpulverkjerner er ideelle i applikasjoner med lavere frekvens.Siden deres hysterese og virvelstrømkjernetap er høyere, bør driftstemperaturen begrenses til under 125 grader C.

For applikasjoner som involverer DC-forspenningsforhold, anbefales følgende retningslinjer.For å få under 20 % reduksjon i initial permeabilitet under DC-bias tilstand:

For materiale #26, maks DC-forspenning < 20 oersted;
For materiale #52, maks DC-bias < 25 oersted;
For materiale #18, maks DC-forspenning < 40 oersted;
For materiale #8/90, maks DC bias < 80 oersted.

Unike egenskaper

1.Laveste kostnader.
2.Bra for lavfrekvent applikasjon (<10OKhz).
3. Høy maksimal flukstetthet: 15 000 gauss
4. Induktanstoleranse ± 10 %
Applikasjoner:
1.Induktor for energilagring
2. Lavfrekvente DC-utgangsdrosler
3,60 Hz differensialmodus EMI Line Chokes
4.Light Dimmers Chokes
5. Power Factor korreksjon Chokes.
6.Resonansinduktorer.
7. Pulse og Fly-back Transformers
8.In-line støyfiltre.Kan tåle stor AC-linjestrøm uten metning.
DC-biased induktordrift.
20 % permeabilitetsgrenser

Under DC-magnetiseringsforhold viser alle pulvermaterialer en reduksjon i permeabilitet som vist i diagrammene.Dataene ovenfor antar en AC-flukstetthet på 20 gauss.For applikasjoner som utgangsdrosler, hvor induktorene er DC-forspente, må magnetiseringskraften (H=0,4*PHI*N*l/l) beregnes, og antall omdreininger økes for å ta høyde for reduksjonen i permeabilitet.Hvis den beregnede magnetiseringskraften (H) er innenfor de ovennevnte maksimale DC-forspenningsgrensene, trenger designeren bare å øke svingene med maksimalt 20 %.

Sammenligningstabell for relative kostnader
De relative kostnadene for hvert materiale er basert på gjeldende produktpriser og råvarekostnader.Disse tallene skal kun brukes som veiledning.Generelt er Micrometals Iron Powder #26 mest kostnadseffektiv, og MPP er de dyreste materialene.
Det er mange produsenter og importører av jernpulverkjerner, og de fleste av dem har ikke det kvalitetsnivået som tilbys av Micrometals.