Как определить параметры феррита

Ферритовая проблема: как проверить кольцо легитимным методом

Применение ферромагнитных изделий при разработке электронных модулей — тема достаточно щепетильная. Особое место здесь, на мой взгляд, занимает применение ферритовых колец, широко используемых как в аналоговой, так и в цифровой технике: от силовых катушек индуктивности для источников питания до согласующих высокоскоростных трансформаторов для развязки цифровых линий данных. И хорошо, если применяемые изделия не являются контрафактными или бракованными и полностью отвечают заявленным характеристикам. А если это не так? Есть ли реальный способ проверить параметры ферритового кольца?

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Мы провели исследования, в результате которых установили, что подавляющее большинство ферритовых колец, представленных на рынке электроники, не соответствует заявленным характеристикам. Ниже перечислены основные виды дефектов ферромагнитных сердечников тороидальной формы, которые нам удалось выявить:

Наибольшее количество бракованных изделий было произведено на территории России. Парадокс, но в условиях современного рынка контрольно-измерительной аппаратуры и приборов очень сложно сформировать рабочее место, позволяющее контролировать параметры ферромагнитных изделий. Да, конечно, есть высококлассное европейское оборудование известных фирм, позволяющее получить полный анализ тестируемого образца, но стоимость такого оборудования часто превышает десятки миллионов рублей. Да и скорость его работы оставляет желать лучшего, так как оно не предназначено для проведения входного контроля на предприятиях-потребителях ферритовых изделий. Это оборудование, в первую очередь, предназначено для предприятийизготовителей всевозможных ферритовых сердечников.

А как же дела обстоят на самом деле на реальных отечественных производствах? В лучшем случае, организован отдельный участок, специалисты которого занимаются входным контролем, вручную мотают несколько витков (в самом идеальном варианте — 10, но чаще — один), после чего измеряют индуктивность полученной катушки. Сразу же возникает масса вопросов — как метрологических, так и экономических. Мотать один виток — дело сомнительное. Полученный результат не обеспечит даже близко какую-либо точность. С таким же успехом на ферритовое кольцо можно просто посмотреть и сделать вывод о потенциальной годности его к установке в изделие. Если мотать хотя бы пять витков, то на это потребуется уже не менее 15 секунд у профессионального контролера (взять кусок провода, обрезать, намотать, измерить, записать результат). А если витков будет 10, как это принято в советских ГОСТах и ТУ? А если партия большая? Сразу возникает вопрос об экономической целесообразности данного процесса. И хорошо, если изделие, в которое устанавливается ферритовое кольцо, имеет малую себестоимость и низкую сложность — его можно либо утилизировать, либо оперативно разобраться в причине отказа, хотя для реализации последнего варианта необходим высококвалифицированный персонал, в результате, опять-таки траты. А если изделие сложное? Из-за бракованного компонента нарушается функционирование всего изделия — это опять затраты на поиск дефекта, которых можно было бы избежать.

Специалисты ООО «Остек-Электро» разработали «Измеритель параметров ферромагнитных сердечников тороидальной формы Ш1-23», о котором мы уже упоминали в нескольких статьях 1 журнала «Вектор высоких технологий». Осенью 2018 года прибор был внесен в Государственный реестр средств измерений, регистрационный номер (рис 1). Пришло время рассказать о приборе более подробно.

Разработка прибора началась в 2016 году, когда сотрудники «Остек-Электро» в результате визитов на предприятия своих клиентов выявили потенциальную потребность в контроле параметров ферритовых колец. На этапе ОКР и НИР была закуплена партия ферритовых колец разных производителей (порядка 300 шт.). Результат был неутешителен: кольца, которые продавались под отечественными брендами, имели брак более 30 %. Безусловно, если предприятие-потребитель использует высококачественные кольца таких фирм, как Epcos или Amidon, скорее всего, бояться нечего: у Epcos процент брака низкий и обычно связан с неправильной транспортировкой и хранением, а у американской компании Amidon процент брака сведён к нулю.

Многие знают, что каждая компания-производитель обычно специализируется на производстве ферромагнитных колец разной проницаемости, но применительно к вопросу входного контроля это абсолютно неважно — наш прибор измеряет магнитную проницаемость колец в диапазоне от 10 до 10 000, что более чем достаточно, чтобы перекрыть потребности подавляющего большинства предприятий. Пермаллоевые кольца с проницаемостью несколько десятков тысяч используются не так часто, но даже для них у нас есть специальное решение — это модификация тестера Ш1-23 под большую магнитную проницаемость.

Ниже приведены краткие характеристики универсального измерителя параметров ферромагнитных колец тороидальной формы Ш1-23:

Если стоит задача по проверке сердечников с внутренним диаметром менее 4 мм, есть специальная модификация прибора, позволяющая это сделать.

Главная особенность данного прибора — резонансный метод измерения. Не так много на современном рынке КИП-средств, реализующих этот метод. Чем он хорош? В отличие от тех же самых RLC-метров, измеряющих, по сути, полное сопротивление цепи, вычитая математически оттуда реактивные составляющие, на основе которых рассчитывается индуктивность, резонансный метод позволяет по-настоящему «прокачать» энергией ферритовый сердечник. В результате выявляются кольца, которые уходят в насыщение. Измерение RLC-метром никогда не позволит вам узнать, уйдёт ли кольцо в насыщение или нет. А суть измерения параметров ферромагнитного кольца сводится к следующему: на специальный адаптер надевается кольцо, адаптер устанавливается в зажимной механизм, формируя тем самым эквивалентную катушку индуктивности с 10 витками. Генератор возбуждается на частоте, определяемой параметрами колебательного контура, который образуется на основе вышеупомянутой катушки и опорного конденсатора. Результат измерения выводится на дисплей — коэффициент начальной индуктивности Al (индуктивность, создаваемая одним витком на данном сердечнике), а также магнитная проницаемость μ.

Учитывая пожелания пользователей данного прибора в настоящее время на финальной стадии разработки находится вспомогательное программное обеспечение для компьютеров под управлением ОС Windows. Данное ПО позволит вводить исходные данные прямо с компьютера, задавать дополнительную информацию о номере партии поставки, формировать отчёты о результатах тестирования.

Измеритель параметров ферромагнитных сердечников тороидальной формы Ш1-23 является практически единственным легитимным способом организации входного контроля ферритовых колец — для предприятий-потребителей или выходного контроля — для предприятий-изготовителей. Последствия отказа от контроля используемых при производстве продукции ферритовых колец выливаются в дополнительные финансовые траты. Их можно избежать, организовав на своём производстве входной контроль ферритовых колец, используя простой в обращении и доступный прибор Ш1-23.

Источник

ПОДБОР ФЕРРИТОВОГО КОЛЬЦА

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

На каждое из колец было намотано по 10 витков медного провода в изоляции с диаметром жилы 0,4 мм. Мотать можно таким приспособлением. Индуктивность кольца №1 составила 2,81 мкГн, в №2 и №3 индуктивности обнаружено не было и они «сошли с дистанции».

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Индуктивность кольца №4 оказалась 0,48 мкГн, №5 – 0,47 мкГн, №6 – 0,30 мкГн

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Полученные данные, габаритные размеры и значение индуктивности, были вставлены в калькулятор расчёта магнитной проницаемости ферритовых материалов (дробные числа вводить через точку). Необходимо также указать тип магнитопровода (поставить точку в «окне»), в данном случае это «Тор» и количество фактически намотанных витков провода (W). Нажимаем рассчитать и получаем результат – эффективную магнитную проницаемость.

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Используя данную формулу можно обойтись и без специального программного калькулятора, вполне достаточно будет и обыкновенного. Пробовал.

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Формула расчёта магнитной проницаемости

Источник

Тема: Неизвестная марка феррита

Обратные ссылки
Опции темы

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Неизвестная марка феррита

Re: Неизвестная марка феррита

Марку феррита узнать достоверно крайне сложно. Или Вас интересует не марка (никель-марганец и т. п.), а начальная магнитная проницаемость?

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Совершенно точно именно проницаемость

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

На кольцах действительно расчетная и измеренная индуктивность очень хорошо сопадают, и этим методом можно довольно точно измерить проницаемость.

Для повышения точности желательно намотать ОДНОСЛОЙНУЮ обмотку с максимальным числом витков, а измерения производить в условиях когда на катушке индуктивности ВЧ напряжение будет десятки милливольт.

Это хорошая схема. Она началась с того, что у меня появился конденсатор емкостью 25300 пФ с точностью 1 процент (выпаял из платы от какого-то измерительного прибора венгерского производства). :-))

Но насчет 100 мВ и усилитель не очень понятно. Напряжение на контуре по определению должно быть около 0,6 В. Это, кстати, вполне приемлимо для измерения и катушек с магнитопроводами.

Не могли бы Вы подослать мне схему Вашей модификации?

Это хорошая схема. Она началась с того, что у меня появился конденсатор емкостью 25300 пФ с точностью 1 процент (выпаял из платы от какого-то измерительного прибора венгерского производства). :-))

Но насчет 100 мВ и усилитель не очень понятно. Напряжение на контуре по определению должно быть около 0,6 В. Это, кстати, вполне приемлимо для измерения и катушек с магнитопроводами.

Не могли бы Вы подослать мне схему Вашей модификации?

У меня кондер собран из четырех КСО=10н+10н+5100+300пф, причем подбирался в самой схеме по эталонной индуктивности.
Указанное Вами напряжение на контуре верно при работе транзисторов в режиме насыщения, если включить в цепь регулировки уровня усилитель, например с к=6, то стабилизация напряжения будет на уровне около 100мВ.
К слову, при напряжении 0,6В измерение индуктивности импульсных трансформаторов типа И118 и пр. приводило к ошибке.
Я не прочь выложить схемку, но не получается прикрепить файл, может быть в приват?

Источник

Ферриты

В природе существует неметаллический магнитный материал — магнетит (Fe 3 О 4 ), который обладает удельным сопротивлением в сотни тысяч раз большим, чем железо. Однако магнетиту присуще непостоянство магнитной проницаемости во времени. Если один из атомов железа в магнетите заменить атомом меди, магния или каким-либо другим атомом двухвалентного металла, то получится магнитный неметаллический материал — феррит, называемый также оксифером или феррокскубом (последнее название связано с кубическим строением решетки этих материалов).

Свойства ферритов зависят от химического состава, размеров частиц окислов, а также от технологии изготовления.

Ферриты имеют мелкозернистую кристаллическую структуру и очень тверды. Подобно керамике, они поддаются обработке только абразивами и алмазами, шлифуются при помощи карборундового порошка. Если феррит поместить в магнитное поле, то он намагнитится. Магнитная проницаемость μ ферритов очень велика, величина ее сильно меняется в зависимости от степени намагничивания.

Магнитная индукция результирующего магнитного поля равна

где μ 0 Н — магнитная индукция внешнего магнитного поля (Н — напряженность внешнего магнитного поля); μ 0 — начальная магнитная проницаемость (при Н = 0); В ф — магнитная индукция, обусловленная ферромагнитными свойствами феррита.

Зависимость магнитной индукции феррита В ф от напряженности внешнего магнитного поля Н имеет следующую особенность: при циклическом изменении Н, ввиду явления гистерезиса, энергия, затрачиваемая на намагничивание феррита, оказывается больше, чем энергия, отдаваемая ферритом при размагничивании. Разность энергий идет на нагрев феррита. Ферриты имеют узкую и крутую петлю гистерезиса и, следовательно, их можно отнести к материалам с малой коэрцитивной силой. Индукция насыщения не превышает 5000 гс.

На рис. 96 приведен график зависимости магнитной проницаемости ферромагнитного материала μ от напряженности постоянного магнитного поля. У различных ферромагнитных тел максимальные значения μ различны и соответствуют разным значениям магнитного поля.

Рис. 96. Зависимость магнитной проницаемости феррита от напряженности магнитного поля.

Основным параметром феррита в переменных магнитных полях является динамическая магнитная проницаемость μ

, представляющая собой отношение переменной составляющей магнитной индукции к переменной составляющей напряженности магнитного поля. Установлено, что при малых значениях Н

и на низких частотах величина μ

Весьма важным параметром ферритов является также тангенс угла потерь tg δ или величина, обратная ему, — добротность материала:

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита(135)

где ω — частота, сек-1; r с — сопротивление потерь ферритового сердечника, ом; L — индуктивность катушки с ферритовым сердечником, гн.

Сопротивление потерь г с для частот до 100 кгц обычно вычисляется как разность сопротивлений потерь в катушке с сердечником и без сердечника. Сопротивление потерь катушки с сердечником измеряют на переменном токе, а сопротивление потерь катушки — на постоянном токе.

Общие потери в ферритах являются суммой потерь на вихревые токи (токи Фуко), на гистерезис и на последействие:

Р общ = Р ф +Р г +Р п

Потери на последействие связаны с изменением магнитного состояния феррита при изменении напряженности магнитного поля. Ферриты обладают большим электрическим сопротивлением, поэтому потерн на токи Фуко малы, а при слабых переменных магнитных полях невелики потери и на гистерезис.

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Рис. 97. Характеристики ферритов: а — зависимость динамической магнитной проницаемости и тангенса угла потерь от частоты; б — зависимость начальной магнитной проницаемости от температуры.

С ростом температуры магнитная проницаемость ферритов сначала возрастает, достигает максимума, после чего резко падает и материал теряет ферромагнитные свойства. Максимальной рабочей температурой феррита Т макс называют температуру, при которой проницаемость μ 0 при Т° = 20° С увеличивается на 20% ( рис. 97, б ). Температурную стабильность ферритов оценивают температурным коэффициентом магнитной проницаемости

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита(137)

где Δμ 0 — изменение магнитной проницаемости при перепаде температур на ΔТ, °С.

Ферриты обладают эффектом магнитострикции: ферромагнитное тело, помещенное в магнитное поле, меняет свои геометрические размеры (прямой эффект магнитострикции). Точно так же механическое сжатие, растяжение или скручивание ферромагнитного тела приводит к изменению его магнитной проницаемости и магнитных свойств (обратный эффект магнитострикции). Магнитострикция у большинства ферритов при комнатной температуре имеет отрицательный знак; она тем больше, чем меньше начальная магнитная проницаемость. Величина магнитострикции зависит от состава феррита; можно получить ферриты с нулевой магнитострикцией.

На сверхвысоких частотах потери в ферритах зависят от величины напряженности магнитного поля, причем эта зависимость имеет резонансный характер, т. е., изменяя величину напряженности магнитного поля, можно получить максимум потерь на заданной частоте.

Если через феррит, помещенный в постоянное магнитное поле, пропустить в направлении поля плоскополяризованную волну, то она распадается на две волны, имеющих круговую поляризацию. Одна из волн оказывается поляризованной в направлении движения по часовой стрелке (правополяризованная волна), другая оказывается поляризованной в противоположном направлении (левополяризованная волна). У электромагнитных воли электрические и магнитные силовые линии взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Плоскостью поляризации волны называют плоскость, перпендикулярную направлению колебаний электрического ноля, проходящую через направление распространения волны. Правополяризованные и левополяризованные волны при выходе из феррита снова образуют плоскополяризованную волну, с плоскостью поляризации, повернутой на некоторый угол относительно плоскости поляризации падающей волны.

Поглощение правополяризованной волны в феррите носит резонансный характер, определяемый напряженностью внешнего подмагничнвающего поля, а поглощение левополяризованной волны, по мере увеличения напряженности этого поля, монотонно возрастает. Способность ферритов поворачивать плоскость поляризации, различное поглощение ими право- и левополяризованных волн и зависимость поглощения от величины подмагничнвающего поля находят широкое практическое применение.

Ферриты, обладая высокими магнитными свойствами, отличаются малой удельной электрической проводимостью. Применение ферритов в качестве магнитопроводов высокочастотных катушек позволило повысить добротность катушек, уменьшить их размеры. Перемещая ферритовый сердечник внутри катушки, удается плавно изменять ее индуктивность. Магнитопроводы для катушек бывают замкнутыми (например, тороиды или горшочки с притертыми плоскостями) и разомкнутые — с зазором.

Замкнутые магнитопроводы имеют высокую магнитную проницаемость, разомкнутые — меньшую магнитную проницаемость, но обеспечивают высокое постоянство проницаемости во времени и малые потери.

Источник

Ферритовые материалы TDK

В начале 30-х годов два профессора Токийского Технологического университета Йогоро Като и Такеши Такеи изобрели ферриты – магнитные материалы, представляющие собой смесь оксида железа Fe2O3 с оксидами других металлов (таких как Fe, Mn, Zn, Ni, Mg, Co, Cu) и обладающие ферромагнетизмом. Вскоре после этого, в 1935 году, и была основана компания TDK, которая впервые поставила производство магнитомягких ферритовых материалов для использования в промышленности и технике.

Первым продуктом TDK на рынке стали «оксидные кольца» (рис. 1) для изготовления трансформаторов и катушек индуктивности. Уже с начала своей истории развития приоритетом для TDK стали инновационные разработки в области улучшения свойств ферритовых материалов и поиск новых областей их применения в электронной технике.

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры ферритаРисунок 1. Первый в мире ферритовый сердечник.

Основные электромагнитные параметры ферритовых материалов

Условно в зависимости от ширины петли гистерезиса, ферритовые материалы можно поделить на магнитотвёрдые и магнитомягкие (рис. 3).

Одним из важных параметров ферритовых материалов является магнитная проницаемость. Связь магнитной проницаемости µ, напряженности магнитного поля Н и магнитной индукции В выражается следующей формулой:

Абсолютная магнитная проницаемость µab данного материала равна произведению относительной магнитной проницаемости µ на магнитную проницаемость вакуума µo. Относительная магнитная проницаемость среды показывает во сколько раз индукция магнитного поля в данной среде отличается от индукции этого же поля в вакууме. Относительная магнитная проницаемость среды является безразмерной величиной.

Как видно из вышеприведенной формулы, при приложении внешнего магнитного поля Н магнитная индукция внутри феррита В усиливается тем больше, чем больше относительная магнитная проницаемость µ.

В связи с нелинейной зависимостью B = f(H) проницаемость µ не является величиной постоянной. На рис. 4 приведена характерная зависимость магнитной проницаемости µ ферритового материала от напряженности магнитного поля Н. Здесь же представлена кривая первоначального намагничивания В(Н).

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры ферритаРисунок 4. Кривая первоначального намагничивания и зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля.

Начальная магнитная проницаемость µi определяется тангенсом угла наклона касательной в точке, где напряженность поля H → 0, к основной кривой намагничивания. Для описания поведения магнитного материала в переменном магнитном поле вводится амплитудная проницаемость µa, определяемая как тангенс угла наклона прямой, проведенной из начала координат в точку кривой намагничивания. Максимальное значение проницаемости µm достигается при приближении к области насыщения кривой намагничивания, после чего при дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля H, начинается ее падение.

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры ферритаРисунок 5. Зависимость начальной магнитной проницаемости от температуры.

Характер зависимости магнитной проницаемости от температуры зависит от свойств ферритового материала. Чтобы использовать феррит в широком температурном диапазоне, он должен иметь устойчивые электромагнитные характеристики, в частности с небольшим изменением магнитной проницаемости при изменении температуры. В качестве показателя изменения проницаемости от температуры вводят температурный коэффициент αµ проницаемости и относительный температурный коэффициент αF проницаемости:

Связь между относительной магнитной проницаемостью µ и индуктивностью L выражается следующей формулой:

Исходя из этой формулы видно, например, что нельзя допускать, чтобы дроссель работал с заходом в область насыщения, так как в этой области начинает резко падать проницаемость сердечника, а следовательно, индуктивность дросселя в этой области существенно уменьшится.

Для учёта характера изменения магнитного поля со временем вводится комплексная магнитная проницаемость, чтобы описать влияние среды на сдвиг фазы вектора магнитной индукции B по отношению к вектору напряженности магнитного поля H. Переменное магнитное поле индуцирует вихревые ЭДС в окружающих проводниках, при это возникают вихревые токи (токи Фуко), являющиеся источником потерь из-за омического сопротивления проводников.

Как видно из представленных формул, µ ‘ – это вещественная часть, обозначающая индуктивную компоненту, а µ » – это мнимая часть, обозначающая резистивную компоненту.

Вещественная составляющая магнитной проницаемости µ ‘ определяет величину запаса магнитной энергии в магнитном веществе, возвращаемого при размагничивании, мнимая часть µ » определяет величину необратимых потерь на вихревые токи, перемагничивание (гистерезис), поглощение в веществе. Характеризуя потери, часто пользуются понятием тангенса угла магнитных потерь tanδ вещества. Это безразмерная величина, равная тангенсу угла между напряженностью магнитного поля Н и магнитной индукцией В, представляющих собой синусоидальные функции времени. Тангенс угла можно представить в следующем виде:

Важнейшей характеристикой магнитных материалов является зависимость комплексной магнитной проницаемости от частоты электромагнитного поля (дисперсия проницаемости). На рис. 5 в качестве примера приведены магнитные спектры (зависимости действительной части комплексной магнитной проницаемости от частоты) ряда никель-цинковых ферритов производства фирмы TDK, имеющих различную начальную магнитную проницаемость в диапазоне от 1 до 10000 МГц. Общим для всех спектров является существование области частот, где значение µ ‘ остается постоянным. При более высоких частотах магнитная индукция В не успевает следовать за изменением магнитного поля Н, вызывая фазовый сдвиг. Из-за этого действительная часть проницаемости µ ‘ (индуктивная компонента) довольно быстро падает до очень малых значений, а мнимая часть µ » (резистивная компонента) начинает увеличиваться, и, следовательно, магнитные потери возрастают. Существует некоторое ограничивающее значение магнитной проницаемости в высокочастотной области, называемое пределом Сноека (на рис. 6 обозначен красной линией). Предел Сноека ограничивает частотный диапазон, допустимый для использования ферритового материала.

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры ферритаРисунок 6. Зависимость действительной части комплексной магнитной проницаемости от частоты. Предел Сноека.

Видно, что в материалах (µi(HF70)=1500 > µi(HF57)=600 > µi(HF40)=120) с более высоким значением µi снижение действительной части магнитной проницаемости начинается в области более низких частот.

Кроме того, материалы (Bs(HF70)=280 мТл Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры ферритаРисунок 7. Mn-Zn и Ni-Zn ферриты.

По сравнению с Mn-Zn ферритами, Ni-Zn ферриты имеют невысокие значения начальной проницаемости μi, и магнитной индукции насыщения Вs, высокие магнитные потери, однако удельное сопротивление высокое, поэтому прямая обмотка сердечника возможна. Ni-Zn ферриты используются для изготовления маленьких катушек индуктивности и чип индуктивностей, помехоподавляющих бусин и фильтров, помещенных в корпус.

Стоит отметить, что Mn-Zn ферриты обладают меньшей зависимостью магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля по сравнению с никель-цинковыми. Ширина петли гистерезиса у них меньше ввиду меньших значений остаточной индукции и коэрцитивной силы при достаточно высоких значениях индукции. Особенностью марганцево-цинковых ферритов является более высокое значение температуры Кюри к по сравнению с никель-цинковыми ферритами и меньшие значения температурного коэффициента магнитной проницаемости.

В таблице 1 представлены характеристики ферритовых материалов TDK, используемых для кабелей круглого сечения (в том числе бусин), плоских кабелей и коннекторов.

Рис. 8 демонстрирует зависимости вещественной и мнимой частей магнитной проницаемости от частоты для материалов, указанных в таблице 1. Обращает внимание то, что мнимая часть магнитной проницаемости μ˝ достигает максимального значения на частоте, на которой вещественная часть магнитной проницаемости μ’ снижается примерно на половину по сравнению со значением начальной магнитной проницаемости. Сноек в 1948 г. объяснил такую взаимосвязь существованием ферромагнитного резонанса в поле магнитной анизотропии.

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры ферритаРисунок 8. Зависимости действительной и мнимой частей магнитной проницаемости от частоты для ферритовых материалов HF90, HF70, HF57, HF40.

Характеристики ферритовых Mn-Zn материалов, используемых для изготовления синфазных дросселей, представлены в таблице 2.

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита
Таблица 2. Характеристики материалов помехоподавляющих ферритов. Для синфазных дросселей.
Название материалаHS52HS72HS10
МатериалMn-ZnMn-ZnMn-Zn
Начальная проницаемость μi550075001000
Температура Кюри Tc°С> 130> 130> 120
Магнитная индукция насыщения Bs(мT)410410380
Удельное сопротивление ρ(Ω⋅м)10.20.2
Плотность db(x10³кг/м³)4.94.94.9
Рабочая область частот ν (МГц)∼1∼500∼500
Области использования:
Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры феррита

Ферриты нашли широкое применение в качестве фильтров, используемых как на сигнальных проводах для ослабления внешних помех, так и на проводах питания для уменьшения создаваемых ими помех.

Часто ферритовые сердечники используются для отсечения помех посредством импеданса. В этом случае важно правильно подобрать не только материал феррита, но и конфигурацию сердечника, количество витков, чтобы получить импеданс достаточной величины для достижения помехоподавления в требуемой области частот. В этом случае помехи отражаются, но не исчезают. На рис. 9 представлены зависимости импеданса от частоты для кольца типоразмера 20х10х20 из ферритовых материалов HF90, HF70, HF57, HF40, HF30.

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры ферритаРисунок 9. Зависимости импеданса от частоты для кольца типоразмера 20х10х20 из ферритовых материалов HF90, HF70, HF57, HF40, HF30.

Для ферритового вещества импеданс носит комплексный характер Z=(R,X). Его активная составляющая R связана, в первую очередь, с проводимостью. Реактивная компонента X определяется емкостными свойствами.

Как определить параметры феррита. Смотреть фото Как определить параметры феррита. Смотреть картинку Как определить параметры феррита. Картинка про Как определить параметры феррита. Фото Как определить параметры ферритаРисунок 10. Частотные характеристики абсолютной величины импеданса |Z|=√ R²+Х² (а также активной R и реактивной X составляющих) и абсолютной величины магнитной проницаемости |µ|=√ µ ‘2 +µ »2 (а также действительной µ ‘ и мнимой µ » частей) для бусины типоразмера 6.4х5х3.2 из Ni-Zn феррита HF70. Количество витков = 1.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *