降圧コンバーター用のフェライト対鉄粉トロイド？

小さなフェライト（外径13 mm）フェライトと黄白色の鉄粉トロイドの違いを知りたいのですが。フェライトトロイドは5 Aの電流で飽和しますか？

コアを降圧コンバーターに使用することを計画しています（ほとんどが200 kHz未満で3 A）。

これらは私が見ているものです：

フェライト：https : //www.ebay.com/itm/Metal-Core-Power-Inductor-Ferrite-Rings-Toroid-Cord-25x10x15mm/310980203521（13 mm外径も利用可能）

鉄粉：https : //www.ebay.com/itm/7mm-Inner-Diameter-Ferrite-Ring-Iron-Toroid-Cores-Yellow-White-50PCS-LW/181834403242

ほとんどの降圧コンバーターは、次のような黄白色の鉄粉のトロイドを使用しているようです。https：//www.ebay.com/itm/5Pcs-Toroid-Core-Inductors-Wire-Wind-Wound-mah-100uH-6A-コイル-DIY / 221981982278。

インターネットで検索すると、黄白色のトロイドの透磁率は75、フェライトの透磁率は2300程度です。これは飽和にとって重要ですか？

いくつかのトロイドとLCRメーターがあり、フェライトトロイドは1 mHのインダクタを得るのに数ターンのワイヤしか必要としませんが、鉄粉コアの場合はさらに多くのターンを必要とします。インダクタを流れるピーク電流が制限されている場合、これは問題になりますか？

フェライトトロイドは、低電流（0〜100 mA）および低周波数（<100 kHz、少ない巻き数でより多くのインダクタンスを得ることができるため）で優れていると思います。しかし、それらは高電流（5-6 Aピークなど）にも適していますか？

（PS：私が尋ねるもう1つの理由は、私の場所では、フェライトコアが鉄粉コアの価格の半分であることです。）

— インドラニール
ソース

私はこれを少し前に理解しようとしていました。私は鉄粉のパワーインダクタコア（黄色と白）を使用することになりましたが、極のスイッチング損失などが原因で、機能制限が〜1Mhzであることを知っているので、どのようなインダクタなのかと思っていました。高周波電力コンバータで使用されます。

— KH

R＆Dや測定機器を使って独自のパワーインダクタを作成する時間がある場合は、それで十分です。しかし、コンバーターを機能させたい場合は、専門家、Coilcraft、TDK、村田、KEMETなどから完全に特性化されたインダクターを購入し、BOMでICメーカーが推奨するコンポーネントを入手することをお勧めします。

— Ale..chenski

@ Ale..chenskiそれは私が何かを学ぶのを助けません。その上、私は規制を通過するものを構築していません。また、ここのコアの価格はそれぞれ約6セントで、データシートで入手するよりも100倍も安いでしょう。

— Indraneel

@Indraneel不連続操作の場合、計画を立てる必要がある場合は、

\frac{A_{c} \cdot l_{m}}{μ_{r}} = \frac{μ_{0} V_{peak} I_{max} t_{on}}{B_{max}^{2}}

$\frac{A_c\cdot\, l_m}{\mu_r}=\frac{\mu_0\:V_\text{peak}\:I_\text{max}\:t_\text{on}}{B_\text{max}^{\,2}}$ 。（

t_{on} = \frac{D}{f}

$t_\text{on}=\frac{D}{f}$ 、

D

$D$ はデューティサイクルであり、

f

$f$ は周波数です。）連続動作の場合、

\frac{A_{c} \cdot l_{m}}{μ_{r}} = \frac{μ_{0} L I_{max}^{2}}{2 B_{max}^{2}}

$\frac{A_c\cdot \,l_m}{\mu_r}=\frac{\mu_0\:L\:I_\text{max}^{2}}{2\:B_\text{max}^{\,2}}$ 。

A_{c}

$A_c$ コアの断面です。

l_{m}

$l_m$ は磁路長であり、

μ_{r}

$\mu_r$ そして

B_{m a x}

$B_{max}$ コア材料に依存します。コア材料はサポートする必要があります

f

$f$ も。

— 1

@jonkだから

I_{m a x}

$I_{max}$ 増加する必要があります

A_{c}

$A_c$ または

l_{m}

$l_m$ 増加する必要があります。だが

μ_{r}

$\mu_r$ フェライトに対しては非常に高いです。鉄粉を使うのはこのためですか？またはギャップのあるフェライトコア？

B_{m a x}

$B_{max}$ フェライトは0.4テスラですか？

— インドラニー

回答:

塗装されたトロイドには色の標準があり、黄色は飽和を防ぐためにヒステリシスがあり、フィルタインダクタ用であることを意味します。しかし、副作用として、透過性が非常に低いということがあります。通常、ブラックフェライトはトランスに適しています。ブルーはフェライトよりも効率の高い高価なパーマロイです。緑は、トロイドを形成するためにシリコンスチールテープで包まれた低周波フィルターです。

このチャートは、透磁率などの細かい詳細を含まない一般的なものであり、鉄、鋼、フェライト、またはニッケル-鉄合金であるパーマロイであるかどうかを示していません。

PC電源は1,000ワット以上を出力でき、Eコアを使用します。これは、機械で巻くのが簡単であり、10アンペア/ターンも処理できる十分な大きさの断面積を持つことができ、10ミルの小さなエアギャップにより、たくさん。大きなトロイドは高価な巻線機ヘッドを必要とするため、カーステレオ電源のように巻線数が少ない場合は、低電圧でトロイドを使用する方が適切です。

注：実際の理由により、トランスの材質と形状が決まる場合がありますが、これが常に最良の選択とは限りません。コストとサイズは効率と競合します。エンジニアリングとマーケティングおよび販売の意見は同じではなく、勝者は何を使用するかを決定します。ほとんどの場合、「ちょうどいい」が勝ちます。

ヒステリシスは、鉄またはフェライトコアが磁化するためにより強い磁場を必要とし、電流が除去された後も磁場の少しを保持するギャップです。コアの磁場を反転させるには、逆極性の強い電流が必要です。一般に、小さな駆動電流で動作するLCRメーターは、その材料に組み込まれたヒステリシスを備えたコアが、同じワイヤの同じターンおよび同じ断面のコアよりもはるかに低いインダクタンスを持っていることを示しますが、フェライトまたはパーマロイでできています。

多くの製造業者によって製造されたコアのすべてのバリエーションをカバーするには、各コア材料に固有のチャートが満載の本が必要になります。任意の形状の任意のコアについて、透磁率とヒステリシス係数、およびピーク電流値とパルス幅の関係を把握するには、そのコアの製造データシートまたはチャートが必要です。Ali..chenskiのコメントを引用するには：

強磁性材料は、ヒステリシスループの形状（およびコーナー値）、飽和磁場、さまざまな周波数での損失など、複数のパラメーターによって特徴付けられます。この多次元パラメトリック空間を、単一の色分けされたラインナップにマッピングすることはできません。材料にはさまざまな特性があり、さまざまな用途向けに設計された何百もの特定の材料組成があります。データシートがなければ、コアは何でもかまいません。

磁気ヒステリシスへのリンク

— Sparky256
ソース

そして、未塗装の黒いフェライトはどうですか？それは私の場所で最も安いものです。CFLランプの内部でも見ることができます。MC34063を使用すると、低電流でうまく動作し、宝石泥棒としても動作することは知っています。しかし、LM2596を備えた3A降圧コンバータはどうでしょうか。

— Indraneel

PWM ICに基づく特定の設計では、製造業者は多くの場合、検索できるコア材料または部品番号を指定します。多くのトロイドが世界中で製造されています。

— Sparky256

まあ、LM2596データシートは、フェライトEコアまたはフェライトボビンまたは粉末鉄トロイドを述べています。それでは、エアギャップのないフェライトコアではピーク電流がすでに高すぎるためでしょうか。

— Indraneel

私は私の答えにさらにいくつかを追加しました。

— Sparky256

はい、以前にそのグラフを見ました。鉄粉コア用です。黄/白のカラーコード（Mu = 75）を持つ他の同様のものがあります。

— Indraneel

粉末鉄は、BHカーブが緩やかになるため、安くなり、飽和状態になります。降圧型およびその他のほとんどのDC / DCコンバータには、マイナス面があります。

インダクタのリップル電流は、ほとんどのフェライトよりも鉄粉でコア損失を引き起こします。ACリップル電流が最大DC負荷電流の約33％になるのはごく普通のことです。したがって、チップを購入するのが最も簡単な、正統的なハードスイッチピーク電流モードスイッチング方式では、鉄粉の効率が低下するように指定されています。

鉄粉を実行するとき、コア損失を非常に低くするために非常に低いリップル電流に設定しました。

— 自閉症
ソース

鉄粉コアは、温度に関連する老化を防ぐために慎重に熱管理する必要があります（これにより、損失が増加し、温度が上昇し、最終的に破壊的な熱暴走につながります）。フェライトとMPP材料にはこの問題はありません。

— アダムローレンス

@アダムローレンス。非常に良いコメント。奇妙な男性から粉鉄を購入しないでください。前の人生で私はこれを難しい方法で見つけました。

— 自閉症の

評判の良いメーカー（Micrometalsなど）のコアでさえ監視する必要があります。

— アダムローレンス