この投稿では、特定のSMPS回路設計との適切な互換性を確保するために正しい仕様のフェライトコア材料を選択する方法を学びます

なぜフェライトコアなのか

フェライトは素晴らしいコア物質です変圧器用、コア費用の削減とコア損失の最小化という利点により、20 kHz〜3MHzの周波数スペクトルのインバーターとインダクター。

フェライトは、高周波（20 kHz〜3 MHz）インバーター電源に効果的なものです。

低電力、低周波数機能のための飽和アプローチではフェライトを使用する必要があります（<50 watts and 10 kHz). For high power functionality a 2 transformer layout, employing a tape wrapped core as the saturating core and a ferrite core as the output transformer, delivers optimum execution.

2トランスモデルは、並外れた効率、素晴らしい周波数耐久性、および最小限のスイッチングドローダウンを提供します。

フェライトコアは、フライバックトランスバージョンで一般的に使用されます、最小のコアコスト、削減された回路コスト、および最高の電圧効率を提供します。粉末コア（MPP、高フラックス、KoolMμ®）は、より柔らかい飽和、より大きなBmax、およびより有利な温度一定性を生成し、多くのフライバックの使用法またはインダクターでしばしば好まれるオプションです。

インバーターとコンバーターのいずれかの高周波電源は、従来の60ヘルツと400ヘルツの電源オプションと比較して、より安価で、重量と構造が削減されています。

この特定のセグメントのいくつかのコアは、職業で頻繁に使用される典型的な設計です。

コアマテリアル

高出力/高温機能には、コアの欠点を最小限に抑え、飽和磁束密度を最大にするF、P、およびR材料をお勧めします。 P材料のコアの赤字は70°Cまでの温度で低下しますRの材料損失は100°Cまで低下します。

JおよびW材料は、幅の広いトランスに優れたインピーダンスを提供するため、低レベルの電源トランスにも推奨されます。

コアジオメトリ

1）缶の色

ポットコアは、傷のボビンをほぼ取り囲むように製造されています。これにより、外部の代替手段からのEMIのピッキングからコイルを保護することが容易になります。

ポットコアの比率は、企業間に互換性が存在することを保証するために、ほとんどすべてIEC仕様に準拠しています。プレーンボビンとプリント回路ボビンはどちらも
取り付けおよび組み立てハードウェアと同様に、市場に出回っています。

そのレイアウトのため、ポットコアは通常、類似のサイズのさまざまなフォーマットと比較して、より高価なコアです。実質的な電力目的のポットコアには簡単にアクセスできません。

2）ダブルスラブとRMコア

スラブサイドのソリッドセンターポストコアはポットコアに似ていますが、スカートのいずれかの部分で最小化されたセグメントを備えています。実質的な入口は、より大きなワイヤーを引っ掛けることを可能にし、セットアップから熱を排除するのに貢献します。

RMカラー ポットコアに似ていますが、PCB面積を削減するように設計されており、設置スペースを最低40％削減します。

プリント回路またはプレーンボビンが入手可能です。簡単な1ユニットクランプにより、手間のかからない構造が可能になります。より低い輪郭が達成可能です。

頑丈なミドルピースはコアの損失が少なく、熱の蓄積を防ぎます。

3）EPコア

EPコアは、プリント回路基板の端子を除いてコイルを完全に囲む円形のセンターポスト立方体設計です。特定の外観により、磁気トラックの合わせ壁に確立された気流の隙間の影響が排除され、使用される絶対面積に対するより重要な体積比が得られます。 RFからの保護は非常に優れています。

4）PQカラー

PQコアは、スイッチモード電源専用です。レイアウトにより、バルクと巻線領域および表面積の比率を最大化できます。

したがって、コアの絶対最小寸法で最適なインダクタンスと巻線面の両方を実現できます。

その結果、コアは、プリント回路基板上の最小限のスペースを占めるだけでなく、最小限の組み立て済みトランスの質量と寸法で最適な電力出力を提供します。

プリント回路ボビンと1ビットクランプのセットアップが簡単になります。この経済的なモデルにより、断面積がはるかに均一になり、その結果、コアは、さまざまなレイアウトと比較して、より少ない量のホットポジションで動作することがよくあります。

5）と色

Eコアはポットコアよりも安価ですが、簡単なボビン巻きと複雑でない組み立ての側面があります。これらのコアを使用して使用するボビンでは、ギャングワインディングを実現できます。

Eコアは、まったく同じように、自己シールドを提供することはありません。ラミネーションサイズEのレイアウトは、従来のラミネーション測定のストリップスタンピングに準拠することを目的とした過去の商業的に入手可能なボビンに対応するように設計されています。

メートル法と DINサイズ見つけることもできます。 Eコアは通常、さまざまな一貫性で埋め込まれ、さまざまな断面積を提供します。これらのさまざまな断面積のボビンは、商業的に入手できる傾向があります。

Eコアは通常、独自の方向に取り付けられます。必要に応じて、目立たないようにします。
薄型固定用のプリント回路ボビンがあります。

Eコアは、より手頃な価格、組み立てと巻き取りの利便性、およびさまざまなハードウェアの組織化された普及により、よく知られている設計です。

6）平面と色

Planar Eコアは、いくつかの補足容量とともに、実質的にすべてのIEC従来測定で見つけることができます。

“に使用されるバイメタル温度計とは何ですか ”

Magnetics R材料は、ACコア損失が減少し、100°Cでの損失が最小限であるため、平面形状に完璧に適合します。

ほとんどの場合、平面レイアウトは、標準のフェライトトランスとは対照的に、巻数が少なく、熱放散が良好です。そのため、スペースと有効性の理想的な設計により、磁束密度が増加します。これらのバリエーションでは、Rマテリアルの全体的なパフォーマンス上の利点は主に非常に注目に値します。

脚のスパンと窓の高さ（BとDの比率）は、新しい工具なしで個々の目的に柔軟に対応できます。これにより、開発者は、最終的なコアスペックを微調整して、平面導体スタックの高さに正確に適合させることができ、スペースを消費する必要がありません。

クリップとクリップスロットは多くの場合に提供されており、プロトタイピングに特に効果的です。 Iコアはさらに提案された標準であり、レイアウトの適応性をさらに高めることができます。

E-I平面パターンは、大量生産で効果的なフェースブレンディングを可能にするだけでなく、平面構造のためにフリンジドローダウンを徹底的に考慮する必要があるギャップ付きインダクタコアを作成するのに役立ちます。

7）EC、ETD、EER、およびERコア

これらのタイプのパターンは、Eコアとポットコアの組み合わせです。 Eコアのように、それらは両側に大きなギャップをもたらします。これにより、出力電圧を下げたスイッチモード電源に必要なより大きなサイズのワイヤに十分なスペースを確保できます。

それとは別に、それは構造をより冷たく保つ空気の循環を保証します。

真ん中の部分は円形で、ポットコアの部分と非常によく似ています。円形の中央ピラーの良い面の1つは、断面積が非常に同じ正方形タイプの中央ピラーの周りのワイヤーと比較して、巻線の周りのコース周期が短い（11％速い）ことです。

これにより、巻線の損失が11％削減され、コアが出力能力の向上に対応できるようになります。円形の中央ピラーはさらに、正方形タイプの中央ピラーに巻いて発生する銅のスパイク状の折り目を最小限に抑えます。

8）トロイド

その結果、トロイドは費用効果が高く、最も関連性の高いコア設計の中で最も安価です。ボビンが不要になるため、付属品や設置料はごくわずかです。

トロイダル巻線装置で巻線が完了します。シールド属性はかなり健全です。

概要概要

フェライトの形状は、サイズとスタイルの幅広い選択肢を提供します。電源使用のコアを選択するときは、表1に示されている仕様を評価する必要があります。

トランスコアサイズの選択

変圧器コアの電力処理能力は通常、WaAc製品に依存します。ここで、Waは提供されるコアウィンドウスペースであり、Acは有用なコア断面スペースです。

上記の式により、特定のコア形状に応じてWaAcを変更できますが、プレスマン手法では、トポロジを基本的な要素として利用し、メーカーが電流密度を指定できるようにします。

一般情報

完璧なトランスは、最小限のスペースを要求しながら、コアの低下を最小限に抑えることを約束するトランスです。

特定のコアのコア損失は、周波数とともに磁束密度によって特に影響を受けます。周波数はトランスに関する重要な要素です。ファラデーの法則は、周波数が速くなると、それに応じて磁束密度が減少することを示しています。

周波数が増加した場合と比較して、磁束密度が低下した場合、コア損失トレードは大幅に減少します。例として、変圧器が100°CでR材料上で250kHzおよび2kGで動作する場合、コア障害はおそらく約400 mW / cm3になります。

ファラデーの法則の結果として、周波数が2回作成され、他のほとんどの制限が無傷である場合、磁束密度は1kGになる可能性が高く、結果として生じるコアドローダウンは約300mW / cm3になります。

標準のフェライト電源トランスは、50〜200mW / cm3の範囲でコア損失が制限されています。平面モデルは、より有利な消費電力と巻線内の銅の大幅な削減により、最大600 mW / cm3までより積極的に動作させることができます。

回路カテゴリ

いくつかの回路に関するいくつかの基本的なフィードバックは次のとおりです。デバイスがトランスコアの双方向使用を引き起こし、リップルが低減された出力を提供するため、プッシュプル回路は効果的です。それにもかかわらず、回路は非常に洗練されており、パワートランジスタが不均等なスイッチング特性を持っている場合、トランスコアの飽和によりトランジスタが故障する可能性があります。

フィードフォワード回路は、1つのトランジスタを適用するだけで、コストが安くなります。トランジスタがオンかオフかに関係なく、トランスには明らかに安定した状態の電流が流れるため、リップルは最小限に抑えられます。フライバック回路は簡単で手頃な価格です。さらに、EMIの問題はかなり少なくなります。それにもかかわらず、トランスはより大きく、リップルはより重要です。

プッシュプル回路

従来のプッシュプル回路を図2Aに示します。給電電圧は、トランジスタを交互にオンとオフに発振させるICネットワークまたはクロックの出力です。トランジスタ出力の高周波方形波は最終的に洗練され、DCを生成します。

プッシュプル回路のコア

フェライト変圧器の場合、20 kHzでは、通常、磁束密度（B）レベルが最大±2kGの式（4）を使用することはよく知られているプロセスです。

これは、図2Bのヒステリシスループの色付きのセクションで引き出すことができます。このB度が選択されるのは、主に、この周波数のコアを選択する際の制限的な側面がコア損失であるためです。

20 kHzで、トランスが飽和付近の磁束密度に理想的である場合（より小さな周波数レイアウトで実行される場合）、コアは制御されていない温度サージを取得します。

そのため、2 kGの小さい動作磁束密度は、ほとんどの場合、コア損失を制限し、その結果、コアの手頃な温度上昇に役立ちます。

20 kHzを超えると、コア損失が最大になります。高い周波数でSPSを実行するには、±2kg未満のコア磁束率を実行することが重要です。図3は、25°Cの最適温度サージで、多数の周波数で一定の100mW / cm3コア損失に寄与するために不可欠なMAGNETICS「P」フェライト材料の磁束レベルの低下を示しています。