Кольцевые сердечники из распылённого железа

Сердечники из распылённого железа (IronPowder)

Распылённое железо (Iron Powder) используются при изготовлении сердечников для радиочастотных применений в течении нескольких десятилетий. Структура с распределённым воздушным зазором позволяет применять сердечники Iron Powder в различных дросселях, предназначенных для накопления энергии. Во многих случаях распылённое железо может стать недорогой альтернативой молибден-пермаллою (MPP), материалам HiFlux и KoolMu, а также ферритовым и аморфным сердечникам с зазором. Описанные ниже марки распылённого железа обычно используются в дросселях фильтров дифференциальных помех, в сглаживающих дросселях на выходах ИИП, в корректорах коэффициента мощности (ККМ) и DC-DC преобразователях, работающих в непрерывном режиме, а также в пускорегулирующих устройствах энергосберегающих ламп и ламп дневного света.

*) Все цветные кодировки Micrometals защищены законом США. Бюро Патентов и Торговых Марок США зарегистрировало формальные номера и цветовые кодировки для марок -8, -18, -26 и -52

Описание материалов

-2 Низкая проницаемость этой смеси позволяет дросселю функционировать при значительной переменной составляющей индукции в сердечнике без возникновения чрезмерных потерь. Отлично подходит для высокочастотных применений.

-2/93 имеет высокую стабильность проницаемости при значительных токах подмагничивания. Является недорогой альтернативой смеси -2 в применениях, некритичных к потерям на высоких частотах.

-8 Этот материал имеет наименьшие потери среди всех марок и наилучшую стабильность проницаемости при больших токах подмагничивания. Отличный материал для высокочастотных применений, самый дорогой из перечисленных марок.

-8/93 Недорогой вариант материала -8 с более высоким уровнем потерь. Стабильность проницаемости и прочие параметры идентичны параметрам материала -8

-14 Аналогичен смеси -2, имеет незначительно более высокую проницаемость.

-18 Умеренные потери, как у материала -8, при более высокой проницаемости и невысокой стоимости.

-19 Недорогая альтернатива смеси -18 с незначительно большими потерями.

-26 Самая популярная среди смесей общего назначения. Широко используется в различных дросселях ИИП. В последнее время заменяется материалом -52

-28/-30 Высокая стабильность проницаемости, умеренная цена и низкая проницаемость позволяют использовать эти материалы при разработке дросселей для источников бесперебойного электропитания (ИБЭП) большой мощности.

-33/-34/-35 Недорогая альтернатива смеси -8 для применений, не критичных к уровню потерь на высоких частотах. Хорошая стабильность при значительном подмагничивании постоянным током.

-40 Самый дешёвый из материалов. Имеет характеристики, идентичные смеси -26. Популярен в крупных типоразмерах.

-45 Имеет самую высокую начальную проницаемость. Подобен материалу -52 при более высоком значении потерь.

-52 Аналогичен популярному материалу -26, но имеет меньшие потери на высоких частотах. Рекомендуется для применения в новых разработках.

Температурный фактор

Сердечники из распылённого железа содержат органический диэлектрик, вследствие чего подвержены термическому старению. В результате длительного воздействия высоких температур происходит необратимое снижение проницаемости сердечника и уменьшение добротности. Степень этих изменений зависит от температуры, продолжительности воздействия, размера сердечника, частоты и значения индукции в сердечнике. Все эти факторы следует обязательно учитывать при разработке дросселя, если рабочая температура достигает 75ºC. Снижение температуры до -65ºC не вызывает изменений параметров сердечника.

В мощных устройствах потери в дросселе могут значительно влиять на температуру всего устройства. Снижение добротности вследствие нагрева сердечника увеличивает потери на вихревые токи, что способствует дальнейшему разогреву и может привести к необратимому термическому пробою, в результате которого сердечник из магнитодиэлектрика превращается в проводник. Поэтому следует избегать рабочих режимов, при которых потери в сердечнике превышают потери в обмотках. Потери на перемагничивание не зависят от термического старения и остаются постоянными.

Проблемы, связанные с термическим старением, рассмотрены на страницах 38-40 каталога фирмы Micrometals. Подробно использование серчечников IronPowder рассмотрено в статье "Сердечники из распылённого железа в импульсных источниках питания", журнал «Chip News Украина», №№7-9 2005г (www.chipnews.com.ua), и "Современная Электроника" №№1-3, 2006г (www.soel.ru).

Покрытие

Тороидальные сердечники типоразмера от Т25 и более имеют двухцветное диэлектрическое покрытие, которое выдерживает действующее напряжение 500 В, 60 Гц и большинство известных органических растворителей. Длительное воздействие некоторых растворителей может разрушить покрытие.

Для увеличения пробивного напряжения тороидальные сердечники могут по заказу покрываться двойным или тройным слоем изоляции. Е-образные сердечники и пластины обрабатываются специальным образом для предотвращения возникновения ржавчины. Настоятельно рекомендуется защищать сердечники без диэлектрического покрытия от воздействия влаги при хранении и транспортировке.

Допустимые отклонения

Все сердечники нормируются по значению значению коэффициента одновитковой индуктивности A_L; проницаемость материала приводится как справочная величина. Все значения A_L получены путём измерения при размахе переменной индукции 10 мТл на частоте 10 кГц. С целью уменьшения индуктивности рассеяния обмотка выполняется в один слой и равномерно распределяется по поверхности кольца. Неравномерное размещение обмотки влияет на результат измерений. Допустимый разброс значения A_L для смесей -2 и -2/93 составляет ±5%, для всех остальных ±10%.

Кольцевые сердечники из распылённого железа