Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Rdzenie proszkowe - co, jak i dlaczego tak...

-RoMan- 11 Gru 2011 15:47 9544 0
  • #1 11 Gru 2011 15:47
    -RoMan-
    Poziom 42  

    Rdzenie proszkowe są czarną magią dla większości elektroników. Wszystko zaczyna się od tych kolorów.

    Zaczniemy od klasyki, czyli rdzeni z proszku żelaznego zawieszonego w żywicy - po angielsku Iron Powder Cores.

    Niestety, firma Micrometals - światowy lider w produkcji rdzeni proszkowych - zastrzegła sobie swój sposób oznaczania rdzeni i mało kto ma odwagę go kopiować. Jednak trzy rodzaje rdzeni są zazwyczaj oznaczane w ten sam sposób na całym świecie - dotyczy to materiałów:

    -2 - dość słynny materiał o bardzo niskiej przenikalności, stosowany w dławikach wyjściowych wzmacniaczy klasy D - ciemnoczerwony z przeźroczystym bokiem dającym kolor czarny,
    -26 - klasyka zasilaczy wszelkiej maści i rodzaju - żółty z białym bokiem; wada: gwałtowne starzenie się przy przegrzaniu :(
    -52 - materiał, który już dawno powinien zastąpić -26 ale jest droższy o pół centa ;) na rdzeniu i żaden poważający się Chińczyk na taką rozrzutność sobie nie pozwoli.

    Tabelka wyciągnięta z katalogu rdzeni Micrometals:

    Rdzenie proszkowe - co, jak i dlaczego tak...

    Podstawową cechą rdzeni proszkowych jest to, że się nasycają. Od najmniejszego prądu magnesującego, od pierwszego amperozwoja.
    Charakterystyka nasycania rdzeni - również wyciągnięta z katalogu Micrometals:

    Rdzenie proszkowe - co, jak i dlaczego tak...
    (tym razem z miniaturką, bo jest to obraz wart grzechu dużej rozdzielczości)

    Po co nam ten wykres? Po to, żeby określić, jakie są możliwości danego rdzenia. Ale musimy znać zastosowanie dławika, żeby wiedzieć, na co można sobie pozwolić. I tak - dla dławików przeciwzakłóceniowych zazwyczaj można spokojnie przyjąć, że nawet jak nam przenikalność (a co za tym idzie - indukcyjność) spadnie do połowy, to się nic nie stanie.
    W przypadku dławików przetwornic, tam gdzie gromadzą one energię i pracują ze stosunkowo dużą składowa szybkozmienną, trzeba jednak zmniejszyć swój apetyt i przyjąć o połową mniejsze nasycenie, czyli stratę przenikalności o 25%

    Jak łatwo odczytać na wykresie, oznacza to, że dla materiałów -26 natężenie pola wyniesie odpowiednio 50 i 25 Oe, co po przeliczeniu na jednostki pochodne SI da nam odpowiednio 40 i 20 A/cm (lub 4 i 2 kA/m jak ktoś lubi).




    Dociekliwi zwrócą uwagę, że wszystko wskazuje na to, że nasycenie jest liniowo zależne od prądu. A ja potwierdzę: z zakresie nasyceń do 50% oraz dla rdzeni typowych można przyjąć takie uproszczenie ze spokojnym sumieniem.

    Co daje nam ta wiedza? Na jej podstawie możemy określić jaką indukcyjność przy jakim prądzie można osiągnąć na danym rdzeniu.

    Weźmy na początek popularny rdzeń Micrometals o średnicy zewnętrznej ok. 20 mm: T80-26. Po wrzuceniu do Google pierwszy link prowadzi do strony: http://www.micrometals.com/pcparts/torcore3.html gdzie na samym dolne znajdziemy parametry tego rdzenia. To, co nas interesuje, to współczynnik AL - w tym wypadku równy 46 - oraz efektywna długość linii pola magnetycznego, zazwyczaj oznacza le lub l - w tym przypadku 5.14cm.

    Mając te dane możemy określić maksymalny prąd dla dławika złożonego z jednego zwoja. Dla nasycenia 50 i 25% wyniesie on odpowiednio 40*5.14 = 205.6A*zw i 20*5.14 = 102.8A*zw. Ale jak z tego wyjść na dane przyjazne? Wystarczy policzyć współczynnik I^2*L i pomnożyć go przez względną wartość pozostałej indukcyjności (odpowiednio 0.5 i 0.75) a zatem:
    Dla nasycenia 50%:
    205.6^2 * 0.046 * 0.5 = ok. 972uJ
    a dla nasycenia 25%:
    102.8^2 * 0.046 * 0.75 = ok. 365uJ

    Dociekliwi zauważą, że druga wartość stanowi dokładnie 3/8 pierwszej :)

    Wartość ta stanowi sumę energii zgromadzonej w polu magnetycznym przy narastaniu od zera do prądu zadanego oraz energii oddanej przy maleniu prądu od wartości zadanej do zera. To parametr często pojawiający się przy rdzeniach. Oznaczmy go Wt.

    Dla przerażonych obliczeniami - to się robi tylko raz dla danego rdzenia!

    A teraz możemy wreszcie sprawdzić, jaki dławik możemy na tym rdzeniu wykonać. Możemy wyjść od prądu i uzyskać indukcyjność, lub wyjść od indukcyjności i uzyskać prąd:
    L = Wt/I^2
    I = sqrt(Wt/L)

    Załóżmy, że potrzebujemy dławik 100uH do przetwornicy. Czyli do obliczeń przyjmujemy Wt=365uJ

    I = sqrt(365/100) = ok. 1.91A

    Ale jeszcze przydałoby się poznać liczbę zwojów - nieprawdaż?

    n = sqrt((L*1000)/(AL*0.75)) = sqrt(100000/(46*0.75)) = ok. 54 zwoje

    Prawda, że to proste? :>

    (ciąg dalszy nastąpi!)

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME