Alta inductància Sendust Core Sendust Block Core Alta permeabilitat

Sendust és una pols metàl·lica magnètica que va ser inventada per Hakaru Masumoto a la Universitat Imperial de Tohoku a Sendai, Japó, cap a l'any 1936 com a alternativa al permalloy en aplicacions d'inductors per a xarxes telefòniques.La composició de Sendust és típicament d'un 85% de ferro, un 9% de silici i un 6% d'alumini.La pols es sinteritza en nuclis per fabricar inductors.Els nuclis Sendust tenen una alta permeabilitat magnètica (fins a 140 000), baixa pèrdua, baixa coercivitat (5 A/m), bona estabilitat a la temperatura i densitat de flux de saturació fins a 1 T.
A causa de la seva composició química i estructura cristal·logràfica, Sendust presenta simultàniament una magnetostricció zero i una constant d'anisotropia magnetocristal·lina zero K1.
Sendust és més dur que el permalloy i, per tant, és útil en aplicacions de desgast abrasiu com ara capçals d'enregistrament magnètic.

Com triar quins tipus de nuclis de pols amb buits d'aire distribuïts s'utilitzaran en el disseny d'inductors i bobines de potència

Introducció

Aquesta guia d'aplicació presenta algunes directrius generals per a l'elecció òptima dels materials del nucli en pols (MPP, Sendust, Kool Mu®, High Flux o Iron Powder) per a diferents requisits de disseny d'inductors, estranys i filtres.L'elecció d'un tipus de material sobre un altre sovint depèn del següent:
1) Corrent de polarització de CC a través de l'inductor
2) Temperatura ambient de funcionament i augment acceptable de temperatura.La temperatura ambient de més de 100 graus C és ara força habitual.
3) Restricció de mida i mètodes de muntatge (a través del forat o muntatge superficial)
4) Costos: la pols de ferro és la més barata i MPP, la més expansiva.
5) Estabilitat elèctrica del nucli amb canvis de temperatura
6) Disponibilitat del material bàsic.Per exemple, Micrometals #26 i #52 estan disponibles principalment en estoc.Els nuclis MPP més disponibles són els materials de permeabilitat 125, etc.

Com a resultat dels avenços recents en la tecnologia ferromagnètica, ara està disponible una major selecció de materials bàsics per a l'optimització del disseny.Per a fonts d'alimentació en mode de commutació (SMPS), inductors, boques i filtres, els materials típics són els nuclis MPP (pols de molypermalloy), alt flux, Sendust i pols de ferro.Cadascun dels materials del nucli de potència anteriors té característiques individuals adequades per a diferents aplicacions.
Els fabricants habituals dels nuclis de pols anteriors són:
1) Micrometalls per a nuclis de pols de ferro.Només els nuclis de Micrometals són provats per a l'estabilitat tèrmica i CWS només utilitza nuclis de Micrometals en tots els seus dissenys.
2) Magnetics Inc, Arnold Engineering, CSC i T/T Electronics per a nuclis MPP, Sendust (Kool Mu®) i High Flux
3) TDK, Tokin, Toho per a Sendust Cores

Amb nuclis en pols, el material d'alta permeabilitat es tritura o atomitza en pols.La permeabilitat dels nuclis dependrà de la mida de les partícules i de la densitat dels materials d'alta permeabilitat.L'ajust de la mida de partícula i la densitat d'aquest material condueix a una permeabilitat diferent dels nuclis.Com més petita sigui la mida de la partícula, menor serà la permeabilitat i millors característiques de biaix de CC, però a un cost més elevat.Les partícules de pols individuals estan aïllades les unes de les altres, cosa que permet que els nuclis tinguin espais d'aire distribuïts de manera inherent per a l'emmagatzematge d'energia en un inductor.

Aquesta propietat de buit d'aire distribuït garanteix que l'energia s'emmagatzemi uniformement a través del nucli.Això fa que el nucli tingui una millor estabilitat a la temperatura.Les ferrites amb buits o tallats emmagatzemen l'energia a l'espai d'aire localitzat, però amb moltes més fuites de flux que provoquen pèrdues i interferències localitzades.En alguns casos, aquesta pèrdua a causa del buit localitzat pot superar la pèrdua del nucli en si.A causa de la naturalesa localitzada de l'espai d'aire en un nucli de ferrita buit, no presenta una bona estabilitat a la temperatura.

La selecció bàsica òptima és triar el millor material amb un compromís mínim alhora que es compleixen tots els objectius de disseny.Si el cost és el factor principal, la pols de ferro és l'opció.Si l'estabilitat de la temperatura és la principal preocupació, MPP serà la primera opció.Es comenten breument els atributs de cada tipus de material.
Els 3 tipus de nuclis en pols es poden comprar en línia en petit volum des d'estoc (entrega immediata) al següent lloc web: www.cwsbytemark.com.Es poden trobar més dades tècniques d'aquests materials a www.bytemark.com

MPP (Nuclis de pols de Molypermalloy)
Composició: Mo-Ni-Fe

Els nuclis MPP tenen la pèrdua global més baixa del nucli i la millor estabilitat de temperatura.Normalment, la variància de la inductància és inferior a l'1% fins a 140 graus C. Els nuclis MPP estan disponibles amb permeabilitats inicials (µi) de 26, 60, 125, 160, 173, 200 i 550. MPP ofereix una alta resistivitat, baixa histèresi i corrents de Foucault. pèrdues i molt bona estabilitat de la inductància en condicions de polarització de CC i CA.Sota l'excitació de CA, el canvi d'inductància és inferior al 2% (molt estable) per a µi = 125 nuclis a una densitat de flux de CA de més de 2000 gauss.No es satura fàcilment en condicions d'alta magnetització de CC o de polarització de CC. La densitat de flux de saturació del nucli MPP és d'aproximadament 8000 gauss (800 mT)

En comparació amb altres materials, els nuclis MPP són els més costosos, però de més alta qualitat en termes de pèrdua de nucli i estabilitat.Per a l'aplicació que inclogui una condició de polarització de CC, utilitzeu les directrius següents.Per obtenir una disminució inferior al 20% de la permeabilitat inicial en condicions de polarització de CC: - Per a µi= 60 nuclis, màx.Biaix DC < 50 oersted;µi=125, màx.Biaix DC < 30 oersted;µi=160, màx.Biaix DC <20 oersted.

Característiques úniques

1.Baixa pèrdua de nucli entre tots els materials en pols.Baixa pèrdua histèrica que resulta en una baixa distorsió del senyal i baixa pèrdua residual.
2. Millor estabilitat de temperatura.Menys de l'1%.
3.La densitat màxima de flux de saturació és de 8000 gauss (0,8 tesla)
4.Tolerància a la inductància: + - 8%.(3% de 500 Hz a 200 Khz)
5.Most utilitzat en aplicacions aeroespacials, militars, mèdiques i d'alta temperatura.
6.Most disponible com a compred a alt flux i sendust.
Aplicacions :
Filtres d'alta Q, bobines de càrrega, circuits ressonants, filtres RFI per a freqüències inferiors a 300 kHz, transformadors, bobines, filtres de mode diferencial i filtres de sortida polaritzats de CC.

Nuclis d'alt flux
Composició: Ni-Fe

Els nuclis High Flux es compon de pols d'aliatge compactat al 50% de níquel i 50% de ferro.El material base és similar a la laminació regular de ferro de níquel en nuclis enrotllats de cinta.Els nuclis d'alt flux tenen capacitats d'emmagatzematge d'energia més altes i una densitat de flux de saturació més alta.La seva densitat de flux de saturació és d'uns 15.000 gauss (1500 mT), aproximadament la mateixa que els nuclis de pols de ferro.Els nuclis High Flux ofereixen una pèrdua de nucli lleugerament menor que Sendust.Tanmateix, la pèrdua de nucli d'High Flux és una mica més gran que els nuclis MPP.Els nuclis d'alt flux s'utilitzen amb més freqüència en aplicacions on el corrent de polarització de CC és alt.No obstant això, no està tan fàcilment disponible com MPP o Sendust, i està limitat en les seves opcions de permeabilitat o seleccions de mida.
Aplicacions :

1) En filtres de soroll de línia on l'inductor ha de suportar grans tensions de CA sense saturació.

2) Reguladors de commutació Inductors per gestionar una gran quantitat de corrent de polarització de CC

3) Transformadors d'impulsos i transformadors Flyback, ja que la seva densitat de flux residual és propera a zero gauss.Amb la densitat de flux de saturació de 15K gauss, la densitat de flux utilitzable (de zero a 15K gauss) és ideal per a aplicacions d'accionament unipolar, com ara transformadors d'impulsos i transformadors de retorn.

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

Els nuclis Sendust també es coneixen com a Kool Mu® de Magnetics Inc., el material Sendust es va utilitzar per primera vegada al Japó en una zona anomenada Sendai, i es va anomenar nucli "pols", i per tant el nom Sendust.En general, els nuclis sendust tenen pèrdues significativament més baixes que els nuclis de pols de ferro, però tenen pèrdues de nucli més altes que els nuclis MPP.En comparació amb la pols de ferro, la pèrdua del nucli de sendust podria ser tan baixa com el 40% al 50% de la pèrdua del nucli de la pols de ferro.Els nuclis Sendust també presenten un coeficient de magnetostricció molt baix i, per tant, són adequats per a aplicacions que requereixen un baix soroll audible.Els nuclis Sendust tenen una densitat de flux de saturació de 10.000 gauss, que és inferior a la pols de ferro.No obstant això, sendust ofereix un emmagatzematge d'energia més gran que MPP o ferrites amb buits.

Els nuclis Sendust estan disponibles en permeabilitats inicials (Ui) de 60 i 125. El nucli Sendust ofereix un canvi mínim en la permeabilitat o inductància (menys del 3% per a ui=125) sota excitació de CA.L'estabilitat de la temperatura és molt bona a la gamma alta.El canvi d'inductància és inferior al 3% de l'ambient a 125 ºC. Tanmateix, a mesura que la temperatura disminueix a 65 ºC, la seva inductància disminueix aproximadament un 15% per a µi=125.Tingueu en compte també que a mesura que augmenta la temperatura, sendust mostra una disminució de la inductància en comparació amb un augment de la inductància per a tots els altres materials en pols.Aquesta podria ser una bona opció per a la compensació de temperatura, quan s'utilitza amb altres materials en una estructura de nucli compost.

Els nuclis Sendust costen menys que els MPP o els fluxos alts, però una mica més cars que els nuclis de pols de ferro.Per a aplicacions que impliquin condicions de polarització de CC, utilitzeu les directrius següents.Per aconseguir una disminució inferior al 20% de la permeabilitat inicial en condicions de polarització de CC:

Per a µi= 60 nuclis, màx.Biaix DC <40 oersted;µi=125, màx.Biaix DC < 15 oersted.

Característiques úniques

1. Menor pèrdua de nucli que la pols de ferro.
2. Baix coeficient de magnetostricció, baix soroll audible.
3. Bona estabilitat de la temperatura.Menys del 4% de -15 °C a 125 °C
4. Densitat de flux màxima: 10.000 gauss (1,0 tesla)
5.Tolerància a la inductància: ±8%.
Aplicacions:
1. Reguladors de commutació o inductors de potència en SMPS
2.Fly-back i transformadors de pols (inductors)
3.Filtres de soroll en línia
4. Swing chokes
5.Circuits de control de fase (baix soroll audible) reguladors de llum, dispositius de control de velocitat del motor.
Pols de ferro
Composició: Fe

La pols de ferro és el més rendible de tots els nuclis de pols.Ofereix una alternativa de disseny rendible als nuclis MPP, High Flux o Sendust.La seva major pèrdua de nucli entre tots els materials en pols es pot compensar utilitzant nuclis de mida més gran.En moltes aplicacions, on l'espai i l'augment de temperatura més elevat dels nuclis de pols de ferro són insignificants en comparació amb l'estalvi de costos, els nuclis de pols de ferro ofereixen la millor solució.Els nuclis de pols de ferro estan disponibles en 2 classes: ferro carbonílic i ferro reduït amb hidrogen.El ferro carbonílic té pèrdues de nucli més baixes i presenta un alt Q per a aplicacions de RF.

Els nuclis de pols de ferro estan disponibles en permeabilitats d'1 a 100. Els materials populars per a aplicacions SMPS són #26 (µi=75), #8/90 (µi=35), #52 (µi=75) i #18 (µi=75). 55).Els nuclis de pols de ferro tenen una densitat de flux de saturació de 10.000 a 15.000 gauss.Els nuclis de pols de ferro són bastant estables amb la temperatura.El material #26 té una estabilitat de temperatura de 825 ppm/C (canvi d'inductància d'aproximadament un 9% amb un canvi de temperatura de fins a l25 graus C). El material #52 és de 650 PPM/C (7%).El material #18 és de 385 PPM/C (4%) i el material #8/90 és de 255 PPM/C (3%).

Els nuclis de pols de ferro són ideals en aplicacions de baixa freqüència.Com que la seva histèresi i la pèrdua del nucli de corrents de Foucault són més altes, la temperatura de funcionament s'hauria de limitar a menys de 125 graus C.

Per a aplicacions que impliquin condicions de polarització de CC, es recomanen les directrius següents.Per aconseguir una disminució inferior al 20% de la permeabilitat inicial en condicions de polarització de CC:

Per al material núm. 26, biaix DC màxim < 20 oersteds;
Per al material núm. 52, biaix DC màxim < 25 oersteds;
Per al material núm. 18, polarització màxima de CC <40 oersteds;
Per al material núm. 8/90, polarització de CC màxima < 80 oersteds.

Característiques úniques

1.Els costos més baixos.
2. Bo per a aplicacions de baixa freqüència (<10OKhz).
3. Alta densitat de flux màxima: 15.000 gauss
4. Tolerància a la inductància ± 10%
Aplicacions:
1.Inductor d'emmagatzematge d'energia
2. Chokes de sortida de CC de baixa freqüència
Mode diferencial de 3,60 Hz EMI Line Chokes
4.Light Dimmers Chokes
5. Correcció del factor de potència Chokes.
6.Inductors ressonants.
7.Transformadors de pols i retrocés
8.Filtres de soroll en línia.Capaç de suportar un gran corrent de línia de CA sense saturació.
Funcionament de l'inductor polaritzat DC.
Límits de permeabilitat del 20%.

En condicions de magnetització de corrent continu, tots els materials en pols presenten una reducció de la permeabilitat tal com es mostra als gràfics.Les dades anteriors suposen una densitat de flux de CA de 20 gauss.Per a aplicacions com ara bobines de sortida, on els inductors estan polaritzats en corrent continu, cal calcular la força de magnetització (H = 0,4 * PHI * N * l / l) i augmentar el nombre de voltes per tenir en compte la reducció de la permeabilitat.Si la força de magnetització (H) calculada es troba dins dels límits màxims de polarització de CC anteriors, el dissenyador només ha d'augmentar les espires com a màxim un 20%.

Taula de comparació de costos relatius
Els costos relatius de cada material es basen en els preus dels productes i els costos de les matèries primeres.Aquests números només s'han d'utilitzar com a guia.En general, la pols de ferro #26 de Micrometal és la més rendible i els MPP són els materials més costosos.
Hi ha molts fabricants i importadors de nuclis de pols de ferro, i la majoria d'ells no presenten el nivell de qualitat que ofereix Micrometals.