Ferriet kern transformators: Uitgebreide basis & praktische gids

De meeste elektrische transformators 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 te drijven. Consequent is er een toevoeging van een laag-reluctantie magnetisch pad van hoge vaardigheid om te zorgen dat de fluxkoppeling uitstekend werkt. Het magnetische pad is wat we een kern noemen.

Nu, kernen zijn van diverse materialen zoals ferrieten, staal, silicium, en nog veel meer. Dit artikel zal zich uitsluitend richten op ferrietkernen en uitleggen over de verschillende typen, voordelen en toepassingen. Bovendien kunnen we andere kennis geven die van belang voor u kan zijn.

1. Wat is een Ferriet Kern Transformator?

Vaak hebben de magnetische ferrietkernen een combinatie van mangaan, zink, nikkel verbindingen, en ijzeroxiden. Aangezien de verbindingen lage coerciviteit hebben, vallen ze onder zachte ferrieten. Ferriet kern typen omvatten schil, toroïdaal, cilindrisch, en gesloten-kern.

(toroïdaal of cilindrische inductoren aan de magnetische kern)

Ferriet kern transformators hebben meestal een hogere vraag vergeleken met ijzer kern transformators. De ferriet transformators hebben voordelen, waaronder weerstand tegen verhoogde stromen, lage hystereseverliezen, en geen laminatie vereist.

Aan de andere kant, ijzer kern transformators vereisen laminatie om een lage wervelstroomverliesmodus te bereiken. Ook, aangezien u dunne laminaties niet kunt maken, neigen ze ertoe ineffectief te zijn voor hogere frequenties.

2. Ferriet Kern Transformators Typen en Voordelen

Typen

De onderstaande lijst omvat de belangrijkste typen van een ferriet kern transformator.

Mangaan Zink (MnZn)

Naast een MnZn een hogere permeabiliteit heeft, heeft het ook een hogere verzadiging dan een nikkel-zink ferriet. Daarom zijn ze het beste in toepassingen die een lager dan 5MHz werkwende frequentie hebben. In toevoeging, de kern impedantie is geschikt voor inductoren tot 70MHz.

Nikkel Zink (NiZn)

In vergelijking met een MnZn, heeft een NiZn een hogere resistiviteit. Vanwege dat zult u het meestal gebruiken in toepassingen die een frequentiebereik van 2MHz tot diverse 100MHz vereisen. Bovendien kan de impedantie inductoren dienen die verder gaan dan 70MHz. Echter, een NiZn ferriet kern is temperatuurgevoelig met een nog lagere Curie-temperatuur van onder 500°C.

Zandstof

Zandstof is een hoge-frequentie dreekspoel die u alleen met een ferriet kunt gebruiken.

Laminatie/ Amorf & Nanokristallijn

Vooral zult u de laminatie/amorf & nanokristallijn vinden in gebieden zoals UPS, lastoestellen, en omvormers.

Ook is het goed om te weten dat ferrietkernen in verschillende vormen komen als volgt:

ETD kernen; Eerst hebben we de ETD kernen met minimale wikkelingsweerstand aan hun centrumspool. De wikkelingsweerstand stelt optimalisatie van afmetingen toe voor verhoogde vermogensefficiëntie. Bovendien passen ze inductoren en vermogenstransformators efficiënt.

EER kernen; Ten tweede zijn er EER kernen met een ronde centrumspool functie. Meestal zal de ronde centrumspool een kortere wikkelingspadlengte toestaan vergeleken met een vierkante centrumspool.

E, I kern; Het kenmerk is een spoelwinding. En u kunt het gemakkelijk monteren. E, I kern toepassingen zijn: omvormer transformators, breedband, vermogen, omvormers, telecom inductoren, en differentiële.

EFD kernen; Hebben een dwarsdoorsnede oppervlakte kenmerk. Vanwege dat kunnen toepassingen met diverse transformators & inductoren en compacte transformators ervoordeel uit halen.

(ferriet kern inductoren)

Voordelen

Enkele van de voordelen van een ferriet kern transformator die geboden worden voor de meeste elektrische toepassingen omvatten:

1. Eerst, is het hoog permeabel voor een magneet. Vanwege dat is de transformator vaak toepasbaar in hoge-frequentie transformators.
2. Dan, is de elektrische geleiding laag. Dit zorgt ervoor dat de ferriet kern geen wervelstromen verliest.
3. Ook, is de elektrische veldintensiteit hoger. Dit stelt een verandering in magnetische richting in met geringe hystereserverliezen. Wat meer is, het is goed om te weten dat harde ferrietkernen minder coerciviteit hebben dan zachte ferrietkernen.

(hysterese in een magnetisch veld)

Andere voordelen van ferriet kern transformators in de elektrische industrie inclusief:

• Een lage hysteresfactor,
• Hoge Q-waarden,
• Laag signaaldistorsie, en
• Lage DC-gevoeligheid.

3. Wat zijn de belangrijkste toepassingen van Ferriet Kern Transformators?

Een ferriet kern transformator is in een breed scala aan toepassingen die bestaan uit het volgende:

• DC-DC omvormers; Hier verlagen of verhogen ze de gelijkstroomspanning.
• Mobiele opladers; Kennelijk heeft elke telefoonoploader een specifieke ampere en spanning. Daarom helpen ferriet kern transformators bij het optrekken en afdalen van de spanning zoals de eis dicteert.
• Vermogenselectronica circuits; Alle vermogenselectronica circuits met hoge frequenties integreren een ferriet kern transformator. Bijvoorbeeld, er zijn zuivere sinusgolf omvormers en schakelmodus voedingsomvormers.
• Huisapparaten; Een paar huishoudelijke apparaten die de ferriet transformator gebruiken omvatten koelkasten, airconditioning, wasmachines, en TV's. Bovendien helpt de transformator bij ruisonderdrukking in EMI-filtratie tijdens het werken.

(ruisonderdrukking met ferriet componenten)

• Borstelloze DC omvormers; Ferriet transformators converteren AC naar DC of AC naar AC in borstelloze DC omvormer circuits.
• Zonnepanelen; Verder, in zonnepanelen en accu's, verhogen de transformators de lage DC-spanning.
• Elektrische voertuigen; Motoren en opladers van elektrische voertuigen gebruiken een ferriet kern transformator.
• Verlichting; Ten slotte, de ferriet transformators fungeren als driver transformators en leveren de vereiste spanning in LED-segmenten.

4. Hoe Ferriet Kern Transformators te berekenen

Eerst en vooral, heb alle vereiste parameters op hun plaats. Ons ontwerp hier is een center tap push-pull topologie.

Bereken primaire windingen

3 is de primaire winding.

• Bereken secundaire windingen; Piek secundaire waarde is constant op 310V. Het helpt bij het handhaven van een werkingsspanning van 13V tot 10,5V (laagst). Een extra 20V aan de 310V resulteert in 330V, wat goed genoeg is voor een maximum uitgangspiekspanning.
• Bepaal de maximum secundaire spanning voor PWM feedback controle; PWM is 98% van de totale duty cycle. Dus, wanneer de accu op 10,5V is, 310V aan secundair, gebruiken we de berekening; 98% × 10,5 V = 10,29V. De eindige maximum secundaire spanning is op 330V terwijl de primaire spanning 10,29V is
• Vind primaire secundaire windingverhouding; Verhouding is 330:10,29 = 32,1
• Berekenen van een secundair aantal windingen wordt gevonden door de primaire windingen (3) en de verhouding van spanningnominales (32,1) te vermenigvuldigen. Nu, 32,1 × 3 = 96,3 afgerond op 96.
• Bereken het hulpaantal windingen

U zult de hulpping nodig hebben voor externe implementatie. De formule is als volgt:

5. Hoe Ferriet Transformators van Diverse Topologieën te ontwerpen

Verschillende toepassingen en kerntypen hebben wisselende namen en topologieën gebaseerd op het circuitontwerp. Enkele van de topologieën omvatten flyback, push-pull, half-brug, en schilt-type. Niettemin, bij het ontwerpen van een ferriet transformator met enige topologievorm, overweeg de vorm, eenheidsprijs, optimale temperatuur, grootte, en frequentie. De genoemde punten moeten de transformator handhaven door kernverliezen te minimaliseren, elektrische isolatie te bieden, en kernverzadiging te voorkomen.

De werkfrequentie en grootte van ferriet transformators zijn afhankelijk van twee hoofttoepassingen; vermogen en signaal.

(ferromagnetische metaalkernen)

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

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

Stappen

• Voordat u uw transformatorontwerpproces begint, zorg ervoor dat uw eisen overeenkomen met de gewenste toepassing. Projectvereisten kunnen omvatten stroomniveau, uitgangsspanning, werkwende frequenties, en invoerspanning.
• Tweedens, controleer andere parameters inclusief werktemperatuur, montagestijl, isolatie, afstanden, lekkagestromen, en grootte.
• Dan, ga door tot kernselectie. U zult spoelen nodig hebben om de kern van uw keuze te passen, en ze helpen ook bij het monteren van uw product zodra u het klaar hebt.
• Vierde, met de formules onder de subkop 'hoe ferriet kern transformators te berekenen', bereken de vermogensverliezen, aantal windingen. Ook kunt u andere benodigde parameters berekenen.
• Vervolgens moet u de draaddikte en primaire wikkelingsstroom bepalen.

     De formule is – Primairestroom = totaal uitgangsvermogen + transformator vermogensverliezen gedeeld door primaire spanning.

• Daarna, bepaal het aantal windingen dat de secundaire wikkeling nodig heeft. Hier zult u de draden uit uw mechanische tekening controleren. Zorg dan dat ze in het wikkelingsgebied passen in de gemiddelde lengte van windingen, hoogte, en spoel. Verder, voeg wat isolatie tussen de wikkelingen toe maar overweeg ook de totale wikkelingshoogte.
• Bovendien, meet de belaste spanning en open-circuit dwars de secundaire wikkeling om uw ontwerp te verifiëren. Opnieuw, gebruik de formules in subkop vier om de weerstand van elke wikkeling te berekenen. Ook, bereken de spanningsval dwars over dezelfde wikkeling. Spanningsval = stroom × weerstand.
• Ten slotte, eindig met het berekenen van de vereiste temperatuur. Temperatuurstijging in ferriet transformators resulteert uit wikkelingsvermogensverliezen en kernvermogensverliezen. Afhankelijk van uw toepassing, moet de berekening een acceptabele temperatuur bepalen.

6. Wat is het verschil tussen een Ferriet Kern Transformator en een Eenvoudige Transformator?

De onderstaande tabel vat de verschillen samen tussen een eenvoudige transformator en een ferriet kern transformator.

(koperen spoel transformator)

Conclusie

Al met al, ferriet kern transformators zijn de beste optie bij het overwegen van hoge-frequentie toepassingen aangezien ze efficiënte prestaties hebben. De transformators hebben hoge magnetische permeabiliteit, hoge coerciviteit, en ze geleiden laag elektrisch vermogen. De hoge-frequentie toepassingen omvatten geschakelde-modus voeding, ruisfilters, RF (radio frequentie) inductoren, transformators, etc.

Wij bieden nog steeds begeleiding over hoe u met deze transformators om kunt gaan of de juiste kunt kopen. In het geval u geïnteresseerd bent, kunt u contact met ons opnemen, en wij helpen u graag.