Ferrietkerntransformator; Een definitieve gids over de basis

De meeste elektrische transformatoren hebben secundaire en primaire wikkelingen als basiskenmerken. Andere keren kunnen er tertiaire wikkelingen zijn. Als zodanig moet er een effectieve fluxkoppeling zijn tussen de wikkelingen om de transformator aan te drijven. Bijgevolg is er een toevoeging van een magnetisch pad met lage reluctantie van hoge vaardigheid om ervoor te zorgen dat de fluxkoppeling uitstekend werkt. Het magnetische pad is wat we een kern noemen.

Nu zijn kernen van verschillende materialen zoals ferrieten, staal, silicium en nog veel meer. Dit artikel richt zich uitsluitend op ferrietkernen en gaat in op de verschillende soorten, voordelen en toepassingen. Daarnaast kunnen we andere kennis geven die voor u van belang kan zijn.

1. Wat is een ferrietkerntransformator?

Vaak hebben de magnetische ferrietkernen een combinatie van mangaan, zink, nikkelverbindingen en ijzeroxiden. Omdat de verbindingen een lage coërciviteit hebben, vallen ze onder zachte ferrieten. Ferrietkerntypen omvatten schaal, ringkern, cilindrisch en gesloten kern.

(ringvormige of cilindrische inductoren bij de magnetische kern)

Ferrietkerntransformatoren hebben meestal een hogere vraag in vergelijking met ijzerkerntransformatoren. De ferriettransformatoren hebben voordelen, waaronder weerstand tegen verhoogde stromen, lage hystereseverliezen en geen laminering vereist.

Aan de andere kant vereisen ijzerkerntransformatoren laminering om een ​​​​modus met lage wervelverliezen te bereiken. Omdat je lamineringen niet dunner kunt maken, zijn ze meestal niet effectief voor hogere frequenties.

2.Typen en voordelen van ferrietkerntransformatoren

Typen

De onderstaande lijst bevat de belangrijkste typen ferrietkerntransformatoren.

Mangaanzink (MnZn)

Behalve dat een MnZn een hogere permeabiliteit heeft, heeft het ook een hoger verzadigingsniveau dan een nikkel-zink-ferriet. Daarom zijn ze het beste in toepassingen met een werkfrequentie van minder dan 5 MHz. Bovendien is de impedantie van de kern geschikt voor inductoren tot 70 MHz.

Nikkelzink (NiZn)

In vergelijking met een MnZn heeft een NiZn een hogere soortelijke weerstand. Daarom zul je het vooral gebruiken in toepassingen die een frequentiebereik van 2 MHz tot enkele 100 MHz vereisen. Bovendien kan de impedantie worden gebruikt voor inductoren die verder gaan dan 70 MHz. Een NiZn-ferrietkern is echter temperatuurgevoelig met een nog lagere Curie-temperatuur van minder dan 500°C.

Zandstof

Zandstof is een hoogfrequente smoorspoel die u alleen met een ferriet kunt gebruiken.

Lamineren/ Amorf en nanokristallijn

Het lamineren/amorf en nanokristallijn vind je vooral in gebieden zoals UPS, lassets en omvormers.

Het is ook goed om te weten dat ferrietkernen als volgt in verschillende vormen voorkomen;

ETD-kernen; Ten eerste hebben we de ETD-kernen met minimale wikkelweerstand op hun middenpaal. De wikkelweerstand maakt optimalisatie van afmetingen mogelijk voor verhoogde energie-efficiëntie. Bovendien zijn ze efficiënt geschikt voor inductoren en vermogenstransformatoren.

EER-kernen; Ten tweede zijn er EER-kernen met een ronde middenstijl. Meestal zal de ronde middenpaal een kortere lengte van het kronkelpad mogelijk maken in vergelijking met een vierkante middenpaal.

E, ik kern; Zijn kenmerk is een spoelopwinding. En je zet hem gemakkelijk in elkaar. E, I kerngebruiken zijn; omvormertransformatoren, breedband, stroom, omvormers, telecominductoren en differentiëlen.

EFD-kernen; Hebben een functie voor een dwarsdoorsnede. Daarom kunnen toepassingen met meerdere transformatoren &inductoren en compacte transformatoren hiervan profiteren.

(ferrietkraalspoelen).

Voordelen

Enkele van de voordelen van een ferrietkerntransformator die voor de meeste elektrische toepassingen wordt aangeboden, zijn onder meer;

1. Ten eerste is het zeer goed doorlaatbaar voor een magneet. Hierdoor is de transformator vaak toepasbaar in hoogfrequente transformatoren.
2. Dan is zijn elektrische geleidbaarheid laag . Dit zorgt ervoor dat de ferrietkern geen wervelstromen verliest.
3. Ook is de intensiteit van het elektrische veld hoger . Dit maakt een verandering in magnetische richting mogelijk met lichte hystereseverliezen. Bovendien is het goed om te weten dat harde ferrietkernen minder coërciviteit hebben dan zachte ferrietkernen.

(hysterese in een magnetisch veld).

Andere voordelen van ferrietkerntransformatoren in de elektrische industrie, waaronder;

• Een lage hysteresisfactor,
• Hoge Q-waarden,
• Lage signaalvervorming, en
• Lage DC-gevoeligheid.

3. Wat zijn belangrijke toepassingen voor ferrietkerntransformatoren?

Een ferrietkerntransformator is in een breed scala van toepassingen die uit het volgende bestaan;

• DC-DC-converters; Hier verlagen of verhogen ze de gelijkstroomspanning.
• Mobiele opladers; Het is duidelijk dat elke telefoonoplader een bepaalde ampère en spanning heeft. Daarom helpen ferrietkerntransformatoren om de spanning op en neer te zetten, zoals de vereiste aangeeft.
• Vermogen elektronische circuits; Alle vermogenselektronica met hoge frequenties integreren een ferrietkerntransformator. Zo zijn er zuivere sinusomvormers en schakelende voedingomvormers.
• Huishoudelijke apparaten; Een aantal huishoudelijke apparaten die de ferriettransformator gebruiken, zijn koelkasten, airconditioning, wasmachines en tv's. Bovendien helpt de transformator bij het onderdrukken van het geluidsniveau bij EMI-filtratie terwijl ze werken.

(geluidsreductie door ferrietcomponenten).

• Borstelloze DC-omvormers; Ferriettransformatoren zetten een AC naar DC of AC naar AC om in borstelloze DC-omvormercircuits.
• Zonnepanelen; Verder verhogen in zonnepanelen en batterijen de transformatoren de lage gelijkspanning.
• Elektrische voertuigen; Motormotoren en opladers van elektrische voertuigen gebruiken een ferrietkerntransformator.
• Verlichting; Ten slotte fungeren de ferriettransformatoren als drivertransformatoren en leveren ze de vereiste spanning in LED-segmenten.

4. Hoe ferrietkerntransformatoren te berekenen

Zorg eerst en vooral dat alle vereiste parameters aanwezig zijn. Ons ontwerp hier is een push-pull-topologie met centrale tap.

Bereken primaire beurten

3 is de primaire beurt.

• Bereken secundaire bochten; De secundaire piekwaarde is constant op 310V. Het helpt bij het aanhouden van een bedrijfsspanning van 13V tot 10,5V (laagste). Een extra 20V bij de 310V resulteert in 330V, wat goed genoeg is voor een maximale uitgangspiekspanning.
• Bepaal de maximale secundaire spanning voor PWM-feedbackregeling; PMW is 98% van de totale duty cycle. Dus wanneer de batterij op 10,5V staat, 310V op secundair, gebruiken we de berekening; 98% × 10,5 V =10,29 V. De uiteindelijke maximale secundaire spanning is 330V, terwijl de primaire spanning 10,29V is
• Zoek de primaire secundaire draaiverhouding; Verhouding is 330:10,29 =32,1
• Het berekenen van een secundair aantal windingen wordt gevonden door de primaire windingen (3) en de verhouding van spanningswaarden (32.1) te vermenigvuldigen. Nu 32,1 × 3 =96,3 afgerond op 96.
• Bereken het aantal hulpomwentelingen

U hebt de hulpwikkeling nodig voor externe implementatie. De formule is als volgt;

5. Hoe ferriettransformatoren met verschillende topologieën te ontwerpen

Verschillende toepassingen en kerntypen hebben verschillende namen en topologieën op basis van het circuitontwerp. Enkele van de topologieën zijn flyback, push-pull, half-bridge en shell-type. Houd echter bij het ontwerpen van een ferriettransformator met een topologievorm rekening met de vorm, eenheidskosten, optimale temperatuur, grootte en frequentie. De genoemde punten moeten de transformator ondersteunen door kernverliezen te minimaliseren, elektrische isolatie te bieden en kernverzadiging te voorkomen.

De bedrijfsfrequentie en grootte van ferriettransformatoren zijn afhankelijk van twee hoofdtoepassingen; voeding en signaal.

(ferromagnetische metalen kernen).

Signaaltoepassingen; de ferriettransformator heeft hier een hoge frequentie variërend op een mega-Hertz-schaal en is klein van formaat.

Energietoepassingen; in tegenstelling tot signaaltoepassingen zijn de transformatoren hier groot en van lage frequenties (bereik – 1kHz tot 200kHz)

Stappen

• Voordat u met het ontwerpproces van uw transformator begint, moet u ervoor zorgen dat uw vereisten overeenkomen met de gewenste toepassing. Projectvereisten kunnen het huidige niveau, de uitgangsspanning, de bedrijfsfrequenties en de ingangsspanning omvatten.
• Ten tweede, controleer andere parameters, waaronder bedrijfstemperatuur, montagestijl, isolatie, tussenruimte, lekstromen en grootte.
• Ga dan verder met kernselectie. Je hebt klossen nodig die passen bij de kern van je keuze, en ze helpen ook bij het monteren van je product zodra je het af hebt.
• Ten vierde, met behulp van de formules onder de subkop 'hoe ferrietkerntransformatoren te berekenen', bereken je de vermogensverliezen, het aantal windingen. U kunt ook andere noodzakelijke parameters berekenen.
• Vervolgens moet u de grootte van de sirene en de stroom van de primaire wikkeling bepalen.

De formule is - Primaire stroom =totaal uitgangsvermogen + verlies van transformatorvermogen gedeeld door primaire spanning.

• Bepaal daarna het aantal windingen dat de secundaire wikkeling nodig heeft. Hier controleer je de draden uit je mechanische tekening. Zorg er vervolgens voor dat ze in het opwindgebied passen in de gemiddelde lengte van de windingen, hoogte en spoel. Voeg verder wat isolatie toe tussen de wikkelingen, maar houd ook rekening met de totale wikkelhoogte.
• Bovendien meet u de geladen spanning en open circuit dwars op de secundaire wikkeling om uw ontwerp te verifiëren. Gebruik opnieuw de formules in onderkopje vier om de weerstand van elke wikkeling te berekenen. Bereken ook de spanningsval kruiselings op dezelfde wikkeling. Spanningsval =stroom × weerstand.
• Eindig ten slotte met het berekenen van de vereiste temperatuur. Temperatuurstijging in ferriettransformatoren is het gevolg van vermogensverliezen in de wikkeling en kernvermogensverliezen. Afhankelijk van uw toepassing moet de berekening een acceptabele temperatuur bepalen.

6. Wat is het verschil tussen een ferrietkerntransformator en een eenvoudige transformator?

Onderstaande tabel geeft een overzicht van de verschillen tussen een eenvoudige transformator en een ferrietkerntransformator.

(koperen spoeltransformator).

Conclusie

Al met al zijn ferrietkerntransformatoren de beste optie bij het overwegen van hoogfrequente toepassingen, omdat ze efficiënte prestaties leveren. De transformatoren hebben een hoge magnetische permeabiliteit, een hoge coërciviteit en ze geleiden een laag elektrisch vermogen. De hoogfrequente toepassingen omvatten schakelende voeding, ruisfilters, RF (radiofrequentie) inductoren, transformatoren, enz.

We bieden nog steeds enkele richtlijnen voor het gebruik van deze transformatoren of het kopen van de juiste. In het geval dat u wordt verhuurd, kunt u contact met ons opnemen, wij helpen u graag verder.