Jste zde

Kuchařka pro výběr jádra do Vaší aplikace a výpočet cívky

V současnosti se induktivní součástky stávají klíčovou součástkou snad všech výkonových obvodů a zásadně ovlivňují jejich účinnost, kvalitu regulace, EMI vyzařování, rozměry a hmotnost. Jak vybrat jádro ukazuje příklad materiálů Magnetics Inc.

Magnetics Inc.je součástí metalurgické skupiny Spang Metals.  Při vývoii výkonových spínaných obvodů v Rystonu preferujeme právě prášková jádra od této firmy a rovněž je distribuujeme na náš trh. Důvodem jsou jejich výtečné vlastnosti a příznivé ceny, hlavně materiálu Kool Mµ. Magnetics pracuje na vývoji dalších slitin (AmoFlux, Xflux) a aplikací a publikuje řadu katalogů a technických bulletinů, které osvětlují jejich výhody a usnadňují jejich použití.

Vlastnostem jednotlivých materiál se věnoval samostatný článek Magnetismy: černá magie, umění, nebo věda?

Pro výběr jádra  musíte znát pouze dva výchozí parametry: požadovanou indukčnost při stejnosměrné složce a maximální hodnotu proudu včetně ss složky a zvlnění. Dále použijte uvedený návod pro určení velikosti jádra a počtu závitů.

1. Vypočítejte součin LI2, kde: L = žádaná indukčnost při ss složce [mH], I = stejnosměrný proud [A]. Fyzikální rozměr tohoto součinu je mJ a význam je zhruba energie akumulovaná v jádře. Proto je hmotnost jádra zhruba úměrná tomuto součinu.

2. Na vodorovné ose nomogramu najděte číslo LI2 . Vyneste svislou přímku a najděte průsečík s grafem a najděte první velikost jádra ležící nad průsečíkem. Menší velikosti jsou dole, větší nahoře. To je nejmenší použitelná velikost jádra zvoleného materiálu.

3. Graf je rozdělen do sekcí podle standardních permeabilit. Doporučuje se zvolit hodnotu permeability ze sekce, do níž padl průsečík. Je možno použít vyšší i nižší hodnotu permeability, avšak výsledné jádro vyjde zpravidla větší.

4. Indukčnost, velikost jádra a permeabilita jsou nyní určeny. Nyní vypočtěte počet závitů za použití následujícího postupu:

a) Ze jmenovité indukčnosti L a katalogové hodnoty AL příslušného jádra určete počet závitů (AL je v jednotkách mH / 1000 závitů na druhou, což je totéž jako nH/N2). Určete nejmenší jmenovitou indukčnost s použitím nejhoršího možného případu negativní odchylky (-8%). S touto informací vypočítejte počet závitů v mH pomocí vzorce: N = (L × 106 / AL)1/2

b) Vypočítejte ss intenzitu magnetického pole Hdc. Pro použití amerických grafů počítejte v oerstedech: Hdc = 0,4 π * N I / Ls       (Ls je střední délka siločáry v centimetrech.)

c) Z grafů závislosti Permeability vs. DC Bias určete pokles počáteční permeability pro dříve spočítanou ss magnetizaci.

d) Příslušně zvětšete počet závitů tak, že vydělíte původní počet závitů (krok 4a) číslem blízkým poklesu počáteční permeability (krok 4c). Tak by se měla zvýšit indukčnost na hodnotu blízkou žádané indukčnosti. Kroky a) až d) je možno opakovat anebo zaokrouhlovat na celé závity.

5. Z tabulky drátů podle žádaného proudu pro zvolené oteplení vyberte správný průřez, z toho vyjde průměr drátu. Nezapomeňte, že menší střída proudu dovolí použít tenčí drát, ale ne menší jádro.

6. Kontrola: Zvolené jádro by mělo mít indukčnost stejnou nebo vyšší než žádaná při zadaném ss proudu. Vinutí by mělo zaplnit přibližně 70% plochy kostry.

Následující tabulka uvádí geometrie a magnetické vlastnosti nejběžnějších práškových jader.

Kmen.

  trojčíslí

AL nH/T2 (nom.)

Le Délka siločáry
mm

Ae s Průřez jádra
mm2

Ve Objem
mm3

D max
mm

d min
mm

ht  max
mm

26µ

60µ

050

12

27

31.2

11.7

365

13.5

6.99

5.51

120

15

35

41.2

19.56

806

17.3

9.53

7.11

380

19

43

41.4

23.2

960

18

9.02

7.11

206

14

32

50.9

23.47

1,194

21.1

12.1

7.11

310

19

43

56.7

32.85

1,863

23.6

13.3

8.4

350

22

51

58.8

38.8

2,281

24.3

13.8

9.7

930

32

75

65.4

66.1

4,322

27.7

14.1

11.9

548

28

61

81.4

67.7

5,509

33.7

19.5

11.4

585

16

38

89.5

47.1

4,215

35.2

22.6

9.8

324

24

56

89.8

68.3

6,136

36.7

21.5

11.4

254

35

81

98.4

110.6

10,880

40.8

23.3

15.4

 Tab. 2 Přehled geometrií a magnetických vlastností toroidních běžných práškových jader, s odkazy

Uvedený návod je prakticky použitelný. Pokud Vám nestačí katalogový induktor od standardního dodavatele, zkuste si cívku navrhnout sami, ale nezapomeňte si ji prakticky ověřit. Vzorky práškových jader i skladové položky najdete ve firmě  www.ryston.cz   

Materiály firmy Magnetics, www.mag-inc.com 
 https://www.mag-inc.com/Design/Design-Guides/Inductor-Design-with-Magnetics-Powder-Cores

 

Hodnocení článku: