|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Applicazione di nuclei magnetici antirumore di piccole dimensioni costituiti da leghe metalliche amorfe. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Progettista radioamatore Un terzo di secolo fa, esperimenti sul rapido raffreddamento delle fusioni metalliche, condotti con l'obiettivo di ottenere una struttura submicroscopica del metallo, hanno dimostrato che in alcuni casi non vi è alcun reticolo cristallino nel metallo, e il La disposizione degli atomi è caratteristica di un corpo amorfo e senza struttura. Si è scoperto che il metallo amorfo ha proprietà completamente diverse, non simili al metallo cristallino. Diventa molte volte più forte, la sua resistenza alla corrosione aumenta, le sue caratteristiche elettromagnetiche cambiano e cambia anche una delle costanti più stabili: il modulo elastico. Le leghe amorfe sono chiamate vetri metallici. L'interesse per loro sta crescendo rapidamente. Innanzitutto i ricercatori si sono interessati alle proprietà ferromagnetiche delle leghe a base di ferro, nichel e cobalto, che si sono rivelate superiori a quelle della permalloy, e queste proprietà sono più stabili. Oggi parleremo di alcuni ambiti di applicazione dei nuclei magnetici costituiti da leghe metalliche amorfe. I nuclei magnetici costituiti da leghe metalliche amorfe sono avvolti da nastri sottili (in media 25 micron) (Fig. 1). Selezionando il materiale e la modalità di trattamento termico, è possibile ottenere proprietà uniche e ottimali per l'applicazione specifica del prodotto.
Il frammento fornito dello schema funzionale del convertitore mostra quattro tipi di nuclei magnetici (vedere l'annuncio della società Mstator a pagina 33): 1 - per rifasatori. A causa dell'elevata induzione di saturazione (1,45 T), delle basse perdite e della capacità di funzionare a temperature elevate, l'uso di tali nuclei magnetici consente di ridurre le dimensioni e il peso del dispositivo; 2 - toroidale con modalità di saturazione per amplificatori magnetici (chiavi magnetiche). Questi nuclei magnetici hanno proprietà uniche: elevato coefficiente di ortogonalità del ciclo di isteresi (0,96...0,98), basse perdite e bassa forza coercitiva alle alte frequenze. Un'applicazione tipica degli interruttori magnetici sono gli alimentatori multicanale, in cui il feedback al regolatore PWM proviene da una delle uscite e la stabilizzazione della tensione nei canali rimanenti è assicurata dall'uso di chiavi magnetiche. Questo design degli alimentatori elimina la dipendenza della tensione in uno dei canali dal livello di carico degli altri, aumenta la stabilità e riduce l'ondulazione della tensione di uscita e semplifica l'implementazione di un controllo esterno separato e di una protezione di corrente separata dei canali con soglie diverse . Nuclei magnetici simili vengono utilizzati anche per stabilizzare la corrente di uscita, ad esempio nei caricabatterie. Inoltre, questi prodotti possono aumentare l'efficienza e l'affidabilità del dispositivo; 3 - soppressione del rumore. Sono spesso utilizzati con un avvolgimento a giro singolo: sono semplicemente posizionati sul terminale di un elemento: un diodo, un transistor. Tali nuclei magnetici forniscono un'efficace soppressione delle interferenze radio e una riduzione delle ondulazioni ad alta frequenza nella tensione di uscita; 4 - toroidale di piccole dimensioni per induttanze di potenza (induttori). Questi nuclei magnetici sono caratterizzati da un elevato livello di polarizzazione della corrente continua pur mantenendo un'elevata permeabilità. Hanno un'elevata induttanza di saturazione (1,45 T) e basse perdite, consentono di ridurre le dimensioni del dispositivo e forniscono un funzionamento a un livello di polarizzazione CC più elevato rispetto a quando si utilizzano nuclei magnetici realizzati con materiali tradizionali. Inoltre, i nuclei magnetici realizzati in leghe metalliche amorfe vengono utilizzati nei filtri di modo comune degli alimentatori a commutazione. Qui vengono utilizzati materiali con un anello di isteresi stretto, un'elevata permeabilità magnetica iniziale (fino a 150000) e basse perdite alle alte frequenze. Per ottenere l'induttanza richiesta è necessario un numero ridotto di spire che, oltre a ridurre le dimensioni, garantisce una bassa capacità parassita dell'avvolgimento e un elevato coefficiente di soppressione del rumore di modo comune. Successivamente, ci soffermeremo più in dettaglio sull'uso di circuiti magnetici in miniatura che sopprimono il rumore. Questi prodotti impediscono rapidi cambiamenti nella corrente elettrica che altrimenti causerebbero disturbi elettrici e interferenze. A differenza di altri, questo metodo elimina la causa stessa dell'interferenza. Grazie alla forma rettangolare del circuito di isteresi, i circuiti magnetici di soppressione delle interferenze hanno un'induttanza molto elevata nel momento in cui la corrente passa attraverso lo zero, che smorza efficacemente eventuali rapidi cambiamenti di corrente. Dopo aver stabilito la corrente nominale, il circuito magnetico è saturo, la sua induttanza diminuisce e non influisce sul funzionamento del dispositivo. Ad esempio, tali prodotti riducono in modo semplice ed efficace il rumore causato dalla corrente di recupero inversa negli elementi di commutazione a semiconduttore durante lo spegnimento. I soppressori di rumore a giro singolo (basati su nuclei magnetici cilindrici) sono progettati per essere ottimizzati per l'uso con un avvolgimento a giro singolo, che solitamente è il conduttore del componente. Vengono posizionati sul terminale dell'elemento (transistor, diodo) prima del montaggio sul circuito stampato (Fig. 2).
I dispositivi di soppressione del rumore multigiro ("spike killer") sono piccoli circuiti magnetici di saturazione con un avvolgimento di più spire. Il vantaggio dei dispositivi descritti, rispetto ad altri metodi, è una maggiore efficienza (grazie all'eliminazione della causa dell'interferenza - rapidi cambiamenti di corrente), perdite inferiori (le perdite totali sono inferiori rispetto a un circuito RC convenzionale, specialmente alle alte frequenze ), risparmiando spazio sul circuito stampato (si inserisce direttamente sui terminali a semiconduttore, senza richiedere spazio aggiuntivo sul circuito stampato). Questa classe di nuclei magnetici è ampiamente utilizzata negli alimentatori a commutazione, nei convertitori CC-CC, nelle unità di controllo dei motori elettrici, nei dispositivi a semiconduttore a commutazione e nei filtri di modo comune di piccole dimensioni. Oltre alla soppressione del rumore, le induttanze di soppressione del rumore vengono utilizzate per proteggere i semiconduttori eliminando picchi di tensione potenzialmente pericolosi. Il principio di funzionamento del circuito magnetico di soppressione del rumore è illustrato in Fig. 3.
Durante il flusso di corrente continua continua (regione “I” in Fig. 3, a), il circuito magnetico è saturo e la sua magnetizzazione rimane quasi costante (regione “G” in Fig. 3, b), quindi l'induttore ha un molto bassa induttanza. Dopo lo spegnimento, quando la corrente diretta del diodo diminuisce, il circuito magnetico è ancora saturo e l'induttanza dell'induttore è ancora piccola (regione “II” in Fig. 3). La corrente del diodo continua a diminuire e cambia direzione (regione “III” in Fig. 3a). Il periodo di recupero inverso del diodo è caratterizzato da un elevato valore di/dt, che è la principale causa di interferenza. In questo momento, il circuito magnetico inizia a rimagnetizzare (regione “III” in Fig. 3b), l'induttanza dell'induttore aumenta rapidamente, il che porta ad una diminuzione del picco di corrente inversa del diodo. Quando il diodo si chiude, il circuito magnetico rimarrà praticamente in uno stato smagnetizzato (regione “IV” in Fig. 3). Non appena arriva l'impulso successivo, il diodo si accende nuovamente e il circuito magnetico, magnetizzato, entra rapidamente in saturazione (regione “V” in Fig. 3) e il processo sopra descritto si ripete. Nella fig. La Figura 4 mostra esempi di utilizzo di nuclei magnetici antirumore (le induttanze antirumore sono evidenziate in rosso, le induttanze di accumulo basate su nuclei magnetici MD costituiti da una lega amorfa con modalità di polarizzazione DC sono evidenziate in giallo): a - stabilizzatore di impulsi ; b - convertitore push-pull; c - convertitore flyback; g - centralina del motore elettrico; d - convertitore diretto; e - unità a ponte per il controllo del motore elettrico.
Nella fig. La Figura 5 mostra oscillogrammi comparativi che dimostrano chiaramente i vantaggi dei dispositivi di soppressione del rumore realizzati con leghe metalliche amorfe utilizzando l'esempio di un convertitore diretto: a, b - ondulazione della tensione di uscita, frequenza f = 150 kHz, tensione di uscita Uout = 15 V, corrente di carico IN = 10 A: a - ondulazione di ampiezza 67 mV (circuito RC e nucleo magnetico in ferrite), b - ampiezza di pulsazione 45 mV (MP4-2-4.5AP); c, d - tensione all'ingresso del raddrizzatore (sopra - tensione all'anodo del diodo, sotto - corrente attraverso il diodo), f = 500 kHz, Uout = 5 V, lH = 20 A: c - senza l'uso dello smorzamento misure, d - MP4- 2-4.5; d, f - tensione sul transistor MOSFET di commutazione, frequenza 250 kHz: d - tensione massima 715 V (nucleo magnetico in ferrite 4-2-4), f - tensione massima 690 V (MP4-2-4.5); g, h - corrispondenti d, f ondulazioni della tensione di uscita del convertitore, f = 250 kHz, Uout = 5 V, 1n = 15 A: g - ampiezza della pulsazione 140 mV (ferrite e nucleo magnetico 4-2-4), h - ampiezza dell'ondulazione 87 mV (MP4-2-4.5).
Nella tabella La tabella 1 fornisce raccomandazioni generali per la scelta dei circuiti magnetici con soppressione del rumore utilizzati nelle sorgenti pulsate. Dopo aver determinato il gruppo, viene selezionato un valore nominale specifico in base ai seguenti rapporti.
Per sopprimere efficacemente il fronte della corrente di recupero del diodo inverso utilizzando dispositivi a giro singolo, è necessario soddisfare la condizione 2Фm≥(Ucxtrr), dove 2Фm è il flusso massimo (doppio picco-picco) nel circuito magnetico, Wb ; Uc - tensione inversa sul diodo, V; trr è il tempo di ripristino inverso del diodo, s. Ad esempio, consideriamo un diodo di scarica (commutazione) (Fig. 4e) di un convertitore diretto con una tensione di uscita di 12 V. Il tempo di recupero inverso del diodo è di 35 ns, il ciclo di lavoro è 0,3 (30%). Secondo la tabella 1, selezionare un circuito magnetico cilindrico con soppressione del rumore. Quindi calcoliamo la parte destra dell'espressione: 2Фm≥((12/0,3)х35х10-9)=1,4 мкВб. Dal tavolo 2, selezioniamo il nucleo magnetico più piccolo che soddisfa questa condizione: MPZx2x4.5AP.
Per i dispositivi multigiro, la condizione (2ФmxAw)≥(1,5Ucxl0xtrr), dove 2Фm è il flusso magnetico massimo nel nucleo magnetico, Wb; Аw è l'area della finestra (avvolgimento) lungo il diametro interno del corpo del circuito magnetico, mm2; Uc - tensione sull'elemento, V; l0 - corrente dell'elemento, A; trr - tempo di recupero inverso, s. Ad esempio, consideriamo il diodo di scarica (commutazione) di un convertitore diretto con una tensione di uscita di 24 V e una corrente di carico di 2 A. Il tempo di recupero inverso del diodo è di 60 ns, il ciclo di lavoro è 0,3 (30%) . Secondo la tabella 1 selezionare un induttore multigiro. Quindi calcoliamo la parte destra dell'espressione: (2ФmxAw≥(1,5х(24/0,3)х2х60х10-9)= =14,4 мкВб·мм2 . Dal tavolo 3, selezioniamo il circuito magnetico più piccolo che soddisfa questa condizione: MN080704.5A.
Il diametro del filo (in mm) e il numero di spire dell'avvolgimento per il circuito magnetico selezionato si calcolano utilizzando i seguenti rapporti: dnp≥(0,5√I= 0 0,7 mm; N≥(3Ucxtrr/(2Фm))=(3x(24/0,3)x60x10-9 /(1,96х10-6))=7,35 витка. Scegliamo un valore intero N=8 giri. La scelta finale ottimale di un'induttanza di soppressione del rumore viene effettuata durante la prova pratica di un dispositivo reale. Raccomandazioni indicative per l'uso di circuiti magnetici cilindrici con soppressione del rumore sono riportate nella Tabella. 4 (per convertitori forward) e nella tabella. 5 (per convertitori flyback).
Autore: E. Fochenkov, Borovichi, regione di Novgorod
Macchina per diradare i fiori nei giardini
02.05.2024 Microscopio infrarosso avanzato
02.05.2024 Trappola d'aria per insetti
01.05.2024
▪ Un nuovo principio per posizionare le batterie nei veicoli elettrici ▪ Schneider Electric Uniflair Cooling per data center di grandi dimensioni ▪ Pacemaker genetico alimentato dalla luce ▪ Raffreddatore FrigusAir 400 ARGB ▪ Retina delle cellule staminali
▪ sezione del sito Preamplificatori. Selezione dell'articolo ▪ Articolo Diritto societario. Culla ▪ Quali sono i percorsi di sviluppo per India e Pakistan? Risposta dettagliata ▪ articolo Lentisco. Leggende, coltivazione, metodi di applicazione
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina