Matériaux magnétiques et circuits magnétiques pour alimentations à découpage. Donnée de référence

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Le plus souvent, dans les selfs et les transformateurs des radioamateurs et des alimentations à découpage haute fréquence industrielles, des noyaux magnétiques en ferrite 1000NM-2000NM sont utilisés. Cependant, à proprement parler, leur utilisation dans les alimentations n'est pas toujours correcte, car ces ferrites sont conçues pour fonctionner dans des champs magnétiques faibles (dans des bobines de boucle, des transformateurs d'adaptation, etc.).

Il est possible d'améliorer considérablement les caractéristiques énergétiques des transformateurs de réseau et des selfs si des noyaux magnétiques en ferrite de qualités telles que 2500NMS1, 2500NMS2, 3000HMC, 3000NMS1 sont utilisés. Ces ferrites basse fréquence (H) manganèse-zinc (M) avec une perméabilité magnétique relative de 2500 et 3000, respectivement, sont conçues pour fonctionner dans des champs forts (C). Les ferrites de ce groupe sont conçus spécifiquement pour les appareils électroniques à haute puissance et sont capables de fonctionner normalement à des températures allant jusqu'à 125...150°C. Vous trouverez ci-dessous les principales caractéristiques comparatives de certaines ferrites courantes conçues pour fonctionner dans des champs magnétiques élevés.

Spécifications:

• Pertes magnétiques volumétriques spécifiques, kW/m3, pas plus, à induction 0,2 T, fréquence 16 kHz et température 25°C pour 2500NMS1......170
• 2500NMS2......150
• Z000NMS......160
• Pertes magnétiques volumétriques spécifiques, kW/m3, pas plus, à induction 0,2 T. fréquence 16 kHz et température 100°С pour 2500НМС1......140
• 2500NMS2......110
• Z000NMS......160
• Induction, T, pas moins, à une intensité de champ de 240 A/m et une température de 100°C pour
• 2500NMS1......0,29
• 2500NMS2......0,33
• 3000NMS......0,27
• Température ou point de Curie, °С......200
• Densité, g/cm3......4,7...4,9
• Résistance électrique, Ohm m......1

Ces ferrites ont des caractéristiques assez similaires, et les pertes volumiques spécifiques non seulement n'augmentent pas avec la température, comme dans de nombreux autres matériaux similaires, mais diminuent même. Cette circonstance, et le fait que le point de Curie des ferrites de la classe considérée est très élevé, permettent de les classer comme thermiquement stables.

Riz. 1 illustre la dépendance à la température des pertes magnétiques volumétriques spécifiques de deux ferrites - 2500NMS2 et 2000NM1. On peut voir qu'à température normale les matériaux ne sont pratiquement pas inférieurs les uns aux autres, et déjà à 100°C, ce qui est assez réaliste pour un transformateur ou une inductance fonctionnant dans une source d'alimentation, les pertes dans la ferrite 2000NM1 sont presque 2,5 fois supérieur à 2500NMS2.

Sur la fig. La figure 2 montre les dépendances typiques des pertes magnétiques spécifiques en fonction de l'amplitude d'induction du champ magnétique à deux températures. On sait que les pertes dans le circuit magnétique sont proportionnelles au carré de l'amplitude de l'induction. Les ferrites du groupe considéré, comme le montrent les graphiques, sont nettement supérieurs aux ferrites traditionnels, similaires à 2000NM1, et en termes d'induction maximale admissible, en particulier à des températures élevées.

Les dépendances typiques de l'induction magnétique B et de la perméabilité magnétique relative μ sur la force H du champ externe appliqué à température normale pour les deux mêmes matériaux sont illustrées sur les Fig. 3. Une analyse conjointe de ce chiffre et des chiffres précédents nous permet de conclure que. que les ferrites "haut champ" permettent un fonctionnement normal du circuit magnétique avec une amplitude d'induction supérieure de 30% par rapport aux ferrites classiques dans toute la plage de température de fonctionnement.

Avec une augmentation de la température du circuit magnétique, l'amplitude d'induction admissible diminue, restant néanmoins nettement supérieure à celle des ferrites comme 2000NM1. Ceci est confirmé par les graphiques de la Fig. 4 pris pour la ferrite 2500NMS1 dans deux régimes de température.

La gamme des types de circuits magnétiques à base de ferrites pour champs forts est assez large (tableau 1). L'industrie produit depuis longtemps la plupart des tailles standard, elles sont répertoriées et décrites en détail dans l'ouvrage de référence Sidorov I.N., Khristinin A.A., Skornyakov S.V. "Circuits et noyaux magnétiques de petite taille" - M.: Radio et communication. 1989.

Une exception concerne les circuits magnétiques HF relativement nouveaux. pratique pour une utilisation dans les alimentations à découpage. Le circuit magnétique KB se compose de deux parties identiques (Fig. 5; une partie est représentée), fixées en un seul ensemble avec des attaches à ressort spéciales. Après assemblage, un espace annulaire est formé à l'intérieur du circuit magnétique pour loger la bobine.

Les principales dimensions des circuits magnétiques de toute la série fabriquée, fabriqués à partir des ferrites considérées, sont résumées dans le tableau. 2. Le circuit magnétique KV14-5, contrairement aux autres, a un trou traversant central d'un diamètre de 5 mm (dl).

La désignation complète d'un circuit magnétique en ferrite commence toujours par la lettre M. Elle est suivie de la marque de ferrite et de traits d'union - le numéro d'exécution, le coefficient d'inductance et le type de circuit magnétique. Exemple : M2500NMS1 -15-250-KV8.

Le coefficient d'inductance est l'inductance en nanohenry d'une spire posée dans ce circuit magnétique. Connaissant ce paramètre, il est facile de calculer l'inductance de la future bobine si le nombre de ses spires est connu.

Pour les circuits magnétiques sans entrefer non magnétique, le coefficient d'inductance est supérieur à 1000, cependant, du fait que la dispersion de ce paramètre est très grande, il n'est souvent pas indiqué. L'introduction d'un entrefer réduit fortement le facteur d'inductance, mais la tolérance sur la valeur de ce paramètre diminue également (voir tableau 3; b / c - circuit magnétique sans entrefer).

Habituellement, un espace d'une taille ou d'une autre est formé à l'usine des noyaux magnétiques sur un équipement de machine spécial. L'entrefer est obtenu par meulage de la protubérance centrale sur une ou les deux parties du circuit magnétique. Dans des conditions amateurs, un espace dans un circuit magnétique sans espace ne peut être formé qu'en installant un joint annulaire en matériau solide non magnétique (getinax, textolite, fibre de verre, etc.). Lors de la détermination de l'épaisseur du joint, ils partent de la règle suivante: la moitié de son épaisseur est égale à l'écart spécifié ou calculé moins l'écart d'usine (le cas échéant) du circuit magnétique existant.

Les caractéristiques des circuits magnétiques de la série KV, en ferrite 2500NMS1, nécessaires au calcul des bobinages des alimentations à découpage, sont résumées dans le tableau. 3.

En conclusion, il faut dire que les travaux d'amélioration des noyaux magnétiques et de création de nouveaux types de produits se poursuivent. Donc. à la demande du client, des circuits magnétiques de hauteur réduite sont produits, des cadres de bobines ont été développés et leur production en série a été établie.

Auteur : A. Mironov, Lyubertsy, région de Moscou

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