Induktordesign - Woher weiß ich, welchen Wert von Bmax und Stromdichte ich wählen soll?

Im Laufe der Jahre habe ich festgestellt, dass dies die zuverlässigste Methode zum Entwerfen handgefertigter Induktoren mit Ferriten ist.

1. Wählen Sie ein Kernmaterial, das am besten zur maximalen Betriebsfrequenz Ihrer Anwendung passt. Viele gängige Ferritmaterialien sind gut für 100 kHz, aber nur wenige (wie 3F3 von Ferroxcube) sind für (sagen wir) 1 MHz noch ziemlich energieeffizient. Wählen Sie ein Kernmaterial.
2. Nehmen Sie einen Punt auf die Kerngröße. Auch hier haben die Hauptlieferanten alle relevanten Parameter in ihren Datenblättern, also wählen Sie einen aus, der Ihren Anforderungen entspricht.
3. Die Spezifikation der Kerngröße (zusammen mit dem gewählten Kernmaterial) sagt Ihnen, wie viele Windungen für eine bestimmte Induktivität benötigt werden:$L = N^2\cdot A_L$ist die Formel wobei N die Anzahl der Windungen ist und$A_L$ergibt sich aus der Adergröße/Material im Datenblatt.
4. Berechnen Sie anhand von Spitzenstrom und Umdrehungen die magnetomotorische Kraft (MMF) oder$F_M$. Dies ist ganz einfach Peak Ampere multipliziert mit N.
5. Wandeln Sie dies in die Magnetfeldstärke (H) um, indem Sie MMF durch die mittlere Länge des Magnetfelds dividieren ($\ell_e)$. Auch dies wird im Kerngrößen-Datenblatt angegeben.
6. Sehen Sie sich die BH-Kurve für das Kernmaterial an und sehen Sie, wie viel Flussdichte (B) durch dieses H-Feld erzeugt wird.

Hier ist ein Beispiel, das von Ferroxcube für ihre E38-Planarkernsätze hergestellt wurde: -

Hervorgehoben ist 3F3-Material (weil ich es verwende) und es sagt es Ihnen$A_L$und effektive Durchlässigkeit ($\mu_e$). Es gibt Ihnen auch Wahlmöglichkeiten, wenn Sie sich entscheiden, einen Luftspalt zu implementieren (ziemlich oft bei Induktoren erforderlich). Unten ist die BH-Kurve, die Ihnen sagt, welche Flussdichte Sie für ein bestimmtes H-Feld erhalten: -

Wie Sie sehen können, führt der Betrieb mit einem niedrigeren H-Feld zu lineareren Ergebnissen. Wenn der Kern zu sättigen beginnt, beginnt die Induktivität abzufallen und Sie erhalten nichtlineare Verzerrungen in Ihren Signalen (normalerweise nicht als eine gute Sache angesehen).

Natürlich kann Ihr H-Feld zu groß sein, sodass Sie die Möglichkeit haben, einen größeren Kern zu verwenden (wiederholen Sie die obigen Schritte) oder eine Lücke hinzuzufügen.

Das Hinzufügen einer Lücke bedeutet: -

• Die relative Permeabilität wird ungefähr$\ell_e/G$. Größerer Spalt, kleinere Durchlässigkeit.
• Auch die Induktivität sinkt um den gleichen Betrag
• Es sind mehr Windungen erforderlich, um die ursprüngliche Induktivität zu erhalten
• Da L proportional zu ist$N^2$,$H \times \mu_e$ist deutlich geringer.

Wenn Gapping Sie nicht dorthin bringt, wo Sie sein müssen, wählen Sie einen größeren Kern und wiederholen Sie das Obige.