|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Zastosowanie tłumiących szumy obwodów magnetycznych o niewielkich rozmiarach wykonanych z amorficznych stopów metali. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Projektant radioamatorów Trzecie stulecie temu eksperymenty z szybkim chłodzeniem roztopionych metali, które prowadzono w celu uzyskania submikroskopowej struktury metalu, wykazały, że w niektórych przypadkach w metalu w ogóle nie ma sieci krystalicznej, a układ atomów jest charakterystyczny dla bezstrukturalnego, amorficznego ciała. Okazało się, że metal amorficzny ma zupełnie inne właściwości, niepodobne do metalu krystalicznego. Staje się kilkakrotnie silniejszy, wzrasta jego odporność na korozję, zmieniają się jego właściwości elektromagnetyczne, a nawet zmienia się jedna z najbardziej stabilnych stałych - moduł sprężystości. Stopy amorficzne nazywane są szkłami metalicznymi. Zainteresowanie nimi szybko rośnie. Przede wszystkim badaczy interesowały właściwości ferromagnetyczne stopów na bazie żelaza, niklu i kobaltu, które okazały się wyższe od właściwości stopów permalloju, a ponadto właściwości te są bardziej stabilne. Dzisiaj porozmawiamy o niektórych obszarach zastosowań rdzeni magnetycznych wykonanych z amorficznych stopów metali. Rdzenie magnetyczne wykonane ze stopów metali amorficznych nawinięte są z cienkich (średnio 25 mikronów) taśm (rys. 1). Wybierając materiał i tryb obróbki cieplnej, można uzyskać unikalne właściwości, optymalne dla konkretnego zastosowania produktu.
Podany fragment schematu funkcjonalnego przetwornicy przedstawia cztery typy rdzeni magnetycznych (patrz reklama firmy Mstator na stronie 33): 1 - dla korektorów współczynnika mocy. Dzięki dużej indukcji nasycenia (1,45 T), niskim stratom i możliwości pracy w podwyższonych temperaturach, zastosowanie tego typu rdzeni magnetycznych pozwala na zmniejszenie gabarytów i masy urządzenia; 2 - toroidalny z trybem nasycenia dla wzmacniaczy magnetycznych (klucze magnetyczne). Te rdzenie magnetyczne charakteryzują się unikalnymi właściwościami: wysokim współczynnikiem prostopadłości pętli histerezy (0,96...0,98), niskimi stratami i małą siłą koercyjną przy wysokich częstotliwościach. Typowym zastosowaniem przełączników magnetycznych są zasilacze wielokanałowe, w których sprzężenie zwrotne do regulatora PWM pochodzi z jednego z wyjść, a stabilizację napięcia w pozostałych kanałach zapewnia zastosowanie kluczy magnetycznych. Taka konstrukcja zasilaczy eliminuje zależność napięcia w jednym z kanałów od poziomu obciążenia pozostałych, zwiększa stabilność i zmniejsza tętnienia napięcia wyjściowego oraz ułatwia realizację oddzielnego sterowania zewnętrznego i oddzielnego zabezpieczenia prądowego kanałów o różnych progach . Podobne rdzenie magnetyczne stosuje się także do stabilizacji prądu wyjściowego, np. w ładowarkach. Ponadto produkty te mogą zwiększyć wydajność i niezawodność urządzenia; 3 - tłumienie hałasu. Często stosuje się je z uzwojeniem jednozwojowym: po prostu umieszcza się je na końcówce elementu - diody, tranzystora. Takie rdzenie magnetyczne zapewniają skuteczne tłumienie zakłóceń radiowych i redukcję tętnień napięcia wyjściowego o wysokiej częstotliwości; 4 - toroidalny mały rozmiar do dławików mocy (cewek indukcyjnych). Te rdzenie magnetyczne charakteryzują się wysokim poziomem polaryzacji prądu stałego przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej przepuszczalności. Charakteryzują się wysoką indukcyjnością nasycenia (1,45 T) i niskimi stratami, pozwalają na zmniejszenie gabarytów urządzenia i zapewniają pracę przy wyższym poziomie polaryzacji prądu stałego niż przy zastosowaniu rdzeni magnetycznych wykonanych z tradycyjnych materiałów. Ponadto rdzenie magnetyczne wykonane z amorficznych stopów metali stosowane są w filtrach sygnału współbieżnego zasilaczy impulsowych. Stosowane są tutaj materiały o wąskiej pętli histerezy, wysokiej początkowej przenikalności magnetycznej (do 150000 XNUMX) i niskich stratach przy wysokich częstotliwościach. Aby uzyskać wymaganą indukcyjność, wymagana jest niewielka liczba zwojów, co oprócz zmniejszenia wymiarów zapewnia niską pojemność pasożytniczą uzwojenia i wysoki współczynnik tłumienia szumów w trybie wspólnym. Następnie omówimy bardziej szczegółowo zastosowanie miniaturowych obwodów magnetycznych tłumiących hałas. Produkty te zapobiegają gwałtownym zmianom prądu elektrycznego, które w przeciwnym razie powodowałyby zakłócenia i zakłócenia elektryczne. W przeciwieństwie do innych, ta metoda eliminuje samą przyczynę zakłóceń. Dzięki prostokątnemu kształtowi pętli histerezy obwody magnetyczne tłumiące zakłócenia charakteryzują się bardzo dużą indukcyjnością w momencie przejścia prądu przez zero, co skutecznie tłumi wszelkie gwałtowne zmiany prądu. Po ustaleniu prądu znamionowego obwód magnetyczny ulega nasyceniu, jego indukcyjność maleje i nie ma to wpływu na pracę urządzenia. Na przykład takie produkty w prosty i skuteczny sposób redukują hałas powodowany przez prąd zwrotny w półprzewodnikowych elementach przełączających podczas wyłączania. Jednoobrotowe tłumiki hałasu (oparte na cylindrycznych rdzeniach magnetycznych) zostały zaprojektowane tak, aby były zoptymalizowane do użytku z uzwojeniem jednozwojowym, które zwykle stanowi przewód komponentu. Nakłada się je na zacisk elementu (tranzystor, dioda) przed montażem na płytce drukowanej (rys. 2).
Wieloobrotowe urządzenia tłumiące hałas („zabójcy kolców”) to małe obwody magnetyczne nasycenia z uzwojeniem złożonym z kilku zwojów. Zaletą opisywanych urządzeń w porównaniu do innych metod jest wyższa wydajność (ze względu na eliminację przyczyny zakłóceń - szybkie zmiany prądu), mniejsze straty (straty całkowite są mniejsze niż w konwencjonalnym obwodzie RC, szczególnie przy wysokich częstotliwościach ), oszczędzając miejsce na płytce drukowanej (montuje się bezpośrednio na zaciskach półprzewodnikowych, bez konieczności dodatkowego miejsca na płytce drukowanej). Ta klasa rdzeni magnetycznych jest szeroko stosowana w zasilaczach impulsowych, przetwornicach DC-DC, jednostkach sterujących silników elektrycznych, przełączających urządzeniach półprzewodnikowych i małych filtrach trybu wspólnego. Oprócz tłumienia szumów, dławiki przeciwzakłóceniowe służą do ochrony półprzewodników poprzez eliminację potencjalnie niebezpiecznych przepięć napięcia. Zasadę działania tłumiącego zakłócenia obwodu magnetycznego przedstawiono na rys. 3.
Podczas przepływu prądu stałego (obszar „I” na ryc. 3, a) obwód magnetyczny jest nasycony, a jego namagnesowanie pozostaje prawie stałe (obszar „G” na ryc. 3, b), więc cewka indukcyjna ma bardzo niska indukcyjność. Po wyłączeniu, gdy prąd przewodzenia diody maleje, obwód magnetyczny jest nadal nasycony, a indukcyjność cewki indukcyjnej jest nadal mała (obszar „II” na rys. 3). Prąd diody maleje i zmienia swój kierunek (obszar „III” na rys. 3a). Odwrotny okres regeneracji diody charakteryzuje się dużą wartością di/dt, co jest główną przyczyną zakłóceń. W tym momencie obwód magnetyczny zaczyna się ponownie namagnesowywać (obszar „III” na ryc. 3b), indukcyjność cewki indukcyjnej szybko wzrasta, co prowadzi do zmniejszenia udaru prądu wstecznego diody. Gdy dioda się zamknie, obwód magnetyczny pozostanie praktycznie w stanie rozmagnesowanym (obszar „IV” na rys. 3). Gdy tylko nadejdzie kolejny impuls, dioda włącza się ponownie, a namagnesowany obwód magnetyczny szybko przechodzi w stan nasycenia (obszar „V” na ryc. 3) i proces opisany powyżej się powtarza. Na ryc. Na rysunku 4 przedstawiono przykłady zastosowania rdzeni magnetycznych tłumiących zakłócenia (na czerwono zaznaczono dławiki tłumiące zakłócenia, na żółto dławiki akumulacyjne na bazie rdzeni magnetycznych MD wykonanych ze stopu amorficznego z trybem polaryzacji DC): a - stabilizator impulsów ; b - konwerter push-pull; c - konwerter flyback; g - jednostka sterująca silnikiem elektrycznym; d - konwerter do przodu; e - jednostka mostkowa do sterowania silnikiem elektrycznym.
Na ryc. Na rysunku 5 przedstawiono oscylogramy porównawcze, które wyraźnie pokazują zalety urządzeń tłumiących hałas wykonanych z amorficznych stopów metali na przykładzie konwertera przewodzenia: a, b - tętnienie napięcia wyjściowego, częstotliwość f = 150 kHz, napięcie wyjściowe Uout = 15 V, prąd obciążenia IN = 10 A: a - tętnienie amplitudy 67 mV (obwód RC i rdzeń magnetyczny ferrytowy), b - amplituda pulsacji 45 mV (MP4-2-4.5AP); c, d - napięcie na wejściu prostownika (powyżej - napięcie na anodzie diody, poniżej - prąd płynący przez diodę), f = 500 kHz, Uout = 5 V, lH = 20 A: c - bez zastosowania tłumienia miary, d - MP4- 2-4.5; d, f - napięcie na przełączającym tranzystorze MOSFET, częstotliwość 250 kHz: d - napięcie maksymalne 715 V (ferrytowy rdzeń magnetyczny 4-2-4), f - napięcie maksymalne 690 V (MP4-2-4.5); g, h - odpowiadające d, f tętnienia napięcia wyjściowego przetwornicy, f = 250 kHz, Uout = 5 V, 1n = 15 A: g - amplituda pulsacji 140 mV (ferryt i rdzeń magnetyczny 4-2-4), h - amplituda tętnienia 87 mV (MP4-2-4.5).
W tabeli W tabeli 1 przedstawiono ogólne zalecenia dotyczące wyboru tłumiących zakłócenia obwodów magnetycznych stosowanych w źródłach impulsowych. Po ustaleniu grupy dobierana jest konkretna wartość nominalna na podstawie poniższych współczynników.
Aby skutecznie stłumić prąd powrotny diody zwrotnej za pomocą urządzeń jednoobrotowych, konieczne jest spełnienie warunku 2Фm≥(Ucxtrr), gdzie 2Фm jest maksymalnym (podwójnym międzyszczytowym) strumieniem w obwodzie magnetycznym, Wb ; Uc - napięcie wsteczne na diodzie, V; trr to czas powrotu diody do stanu wyjściowego, s. Jako przykład rozważ diodę wyładowczą (przełączającą) (ryc. 4e) konwertera do przodu o napięciu wyjściowym 12 V. Czas powrotu diody do tyłu wynosi 35 ns, cykl pracy wynosi 0,3 (30%). Według tabeli 1, wybierz cylindryczny obwód magnetyczny tłumiący hałas. Następnie obliczamy prawą stronę wyrażenia: 2Фm≥((12/0,3)х35х10-9)=1,4 мкВб. Ze stołu 2, wybieramy najmniejszy rdzeń magnetyczny spełniający ten warunek - MPZx2x4.5AP.
W przypadku urządzeń wieloobrotowych warunek (2ФmxAw)≥(1,5Ucxl0xtrr), gdzie 2Фm to maksymalny strumień magnetyczny w rdzeniu magnetycznym, Wb; Аw to powierzchnia okna (uzwojenia) wzdłuż wewnętrznej średnicy korpusu obwodu magnetycznego, mm2; Uc - napięcie na elemencie, V; l0 - prąd elementu, A; trr - czas odzyskiwania wstecznego, s. Jako przykład rozważ diodę wyładowczą (przełączającą) konwertera do przodu o napięciu wyjściowym 24 V i prądzie obciążenia 2 A. Czas powrotu diody do tyłu wynosi 60 ns, cykl pracy wynosi 0,3 (30%) . Według tabeli 1 wybierz cewkę wieloobrotową. Następnie obliczamy prawą stronę wyrażenia: (2ФmxAw≥(1,5х(24/0,3)х2х60х10-9)= =14,4 мкВб·мм2 . Ze stołu 3, wybieramy najmniejszy obwód magnetyczny spełniający ten warunek - MN080704.5A.
Średnicę drutu (w mm) i liczbę zwojów uzwojenia dla wybranego obwodu magnetycznego oblicza się za pomocą następujących współczynników: dnp≥(0,5√I0 = 0,7 mm; N≥(3Ucxtrr/(2Фm))=(3x(24/0,3)x60x10-9 /(1,96х10-6))=7,35 витка. Wybieramy wartość całkowitą N=8 zwojów. Ostateczny optymalny wybór dławika przeciwzakłóceniowego dokonywany jest podczas praktycznych testów rzeczywistego urządzenia. Orientacyjne zalecenia dotyczące stosowania cylindrycznych obwodów magnetycznych tłumiących hałas podano w tabeli. 4 (dla konwerterów forward) oraz w tabeli. 5 (dla konwerterów typu flyback).
Autor: E. Fochenkov, Borovichi, obwód nowogrodzki
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Zdjęcia zamiast satelitów do nowego systemu nawigacyjnego ▪ 5G może zaszkodzić prognozom pogody ▪ Inteligentne rośliny zgłoszą pleśń i radon w domu ▪ Gry wideo na mapie świata rzeczywistego
▪ sekcja strony Dom, ogrodnictwo, hobby. Wybór artykułów ▪ artykuł Poniedziałek to ciężki dzień. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Kiedy powstał Wielki Sfinks? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Wiodący specjalista bankowy. Opis pracy ▪ artykuł Rozgrzej igłę dziewiarską. eksperyment fizyczny
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony