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¿Ferrita frente a toroide de polvo de hierro para convertidores buck?

Solución:

Hay un estándar de color para los toroides pintados, y el amarillo significa que tiene histéresis para evitar la saturación y está diseñado para inductores de filtro. Pero un efecto secundario es que tiene una permeabilidad muy baja. La ferrita negra suele ser una buena opción para los transformadores. El azul es un Permalloy caro que es más eficiente que la ferrita. El verde son filtros de baja frecuencia hechos con cinta de acero al silicio envuelta para formar un toroide.

Esta tabla es genérica ya que no incluye detalles finos como la permeabilidad y no indica si es hierro, acero, ferrita o permalloy, que es una aleación de níquel-hierro.

Las fuentes de alimentación de la PC pueden producir más de 1,000 vatios y usan núcleos E, ya que son fáciles de enrollar con la máquina y pueden tener una sección transversal lo suficientemente grande como para manejar hasta 10 amperios / vueltas, y un pequeño espacio de aire de 10 mil ayuda a un lote. Los toroides grandes necesitan cabezales de máquina de bobinado costosos, por lo que los toroides se utilizan mejor a bajos voltajes donde el número de bobinados es bajo, como las fuentes de alimentación de estéreo de automóviles.

NOTA: A veces, las razones prácticas determinan qué material y forma de transformador se utilizan, lo que no siempre es la mejor opción. El costo y el tamaño compiten con la eficiencia. Las opiniones de ingeniería y marketing y ventas no son las mismas, y quién gana determina qué se usa. “Lo suficientemente bueno” gana la mayor parte del tiempo.

Histéresis es un espacio en el que un núcleo de hierro o ferrita necesita un campo magnético más intenso para magnetizarse, reteniendo un poco del campo después de que se haya eliminado la corriente. Se necesita una corriente más fuerte de polaridad inversa para invertir el campo magnético de los núcleos. En general, un medidor LCR que funciona con pocas corrientes de excitación mostrará un núcleo con histéresis incorporada en su material que tiene una inductancia mucho más baja que un núcleo de las mismas vueltas de alambre y la misma sección transversal, pero está hecho de ferrita o Permalloy.

Para cubrir todas las variaciones de núcleos fabricados por muchos fabricantes, necesitaría un libro lleno de gráficos específicos para cada material de núcleo. Para cualquier núcleo dado de cualquier forma, necesita la hoja de datos del fabricante o el gráfico para ese núcleo para tener una idea de la permeabilidad y los factores de histéresis y los valores de corriente máxima frente al ancho de pulso. Para citar el comentario de Ali..chenski:

Los materiales ferromagnéticos se caracterizan por más de un parámetro, por la forma (y los valores de las esquinas) de su ciclo de histéresis, campo de saturación, pérdidas en varias frecuencias, etc. El material tiene una variedad de propiedades y hay cientos de composiciones de materiales específicas diseñadas para diferentes usos. Sin hojas de datos, un núcleo puede ser cualquier cosa.

Enlace a histéresis magnética

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El hierro en polvo es barato y más tolerante cuando se trata de saturación debido a las curvas BH más graduales. Hay una desventaja en cuanto a dinero y la mayoría de los otros convertidores CC / CC.

La corriente de ondulación del inductor provocará más pérdidas en el núcleo del hierro en polvo que en la mayoría de las ferritas. Es bastante normal tener corrientes de ondulación de CA en aproximadamente el 33% de la corriente de carga de CC máxima. Por lo tanto, en un régimen de conmutación de modo de corriente pico de conmutación rígida ortodoxa, que es más fácil de comprar chips, se especifica que obtendrá una menor eficiencia en el hierro en polvo.

Cuando ejecuto hierro en polvo, lo configuro para corrientes de ondulación muy bajas para hacer que las pérdidas del núcleo sean muy bajas.

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