На треке проектирования источников питания инженеры неустанно борются с тремя ключевыми проблемами: Как разместить более высокую производительность в ограниченном пространстве печатной платы? Как обеспечить стабильную работу источника питания при больших токах и в широком диапазоне температур, не допуская сбоев? Как, учитывая всё более жёсткие требования стандартов ЭМС, успешно пройти сертификацию с первого раза, без доработок?

Если и вас не раз мучили эти болезненные проблемы, то вам наверняка не избежать одного ключевого ответа — Индуктивность из аморфного магнитного сердечника Когда традиционные ферритовые индукторы при больших токах теряют индуктивность, в условиях высоких температур их характеристики резко ухудшаются, а при требованиях к миниатюризации их габариты превышают допустимые значения, аморфные магнитопроводные индукторы уже давно стали стандартным выбором для таких высокотехнологичных областей, как новая энергетика, промышленные источники питания и системы накопления энергии. Сегодня мы разберёмся с самой сути: почему в вашем проекте блока питания обязательно следует использовать индукторы с аморфным магнитопроводом?

Многие, впервые услышав о «аморфном магнитопроводе», задаются вопросом, чем он отличается от обычного магнитопровода.

Традиционные магнитные материалы, такие как ферриты и силиконовая сталь, обладают в своей структуре упорядоченной кристаллической решёткой — подобно ровно сложенным кирпичам; при воздействии переменного магнитного поля, Переключение магнитных доменов Это приводит к значительным потерям, особенно в условиях высоких частот и больших токов, когда проблемы потерь и повышения температуры усиливаются до предела.

Аморфный сплав — это металлический мягкомагнитный материал, получаемый методом сверхбыстрого охлаждения; его внутренняя атомная структура имеет беспорядочную «стекловидную» форму, подобно хаотично уложенному песку, и не обладает эффектом защёлкивания магнитных доменов, характерным для кристаллических материалов. Такая особенная микроструктура наделяет его тремя естественными «генетическими преимуществами»:

Высокий Насыщённая магнитная индукция : выше, чем у обычных марганцево-цинковых ферритов В 3–4 раза , что означает, что при том же объёме он способен выдерживать Более сильный токовый удар , магнитное насыщение возникает не так легко;

Низкочастотные характеристики : на высоких частотах Потери на железо Только для электротехнической стали 1/5-1/10 , также ниже, чем у феррита 30% Вышеуказанное — длительная работа на полной нагрузке. Более низкий нагрев ；

Отличная магнитная проницаемость : Высокая начальная магнитная проницаемость, более эффективный контроль утечки магнитного потока, Эффект подавления ЭМП Гораздо превосходит традиционные материалы.

Эти преимущества уже с самого момента появления делают индукторы на аморфных магнитных сердечниках «потолком производительности», предназначенным для решения ключевых проблем высококлассных источников питания.

Производство промышленных источников питания, Фотоэлектрический инвертор Каждый инженер, наверное, сталкивался с такой ситуацией: При работе источника питания на полной нагрузке индуктивность существенно снижается, что приводит к увеличению пульсаций тока, снижению КПД и даже к перегреву и выходу из строя ключевых транзисторов. Проблема.

Основная причина этого заключается в магнитном насыщении магнитопровода. Традиционные ферритовые магнитопроводы обладают низкой плотностью магнитного потока при насыщении; при значительном постоянном смещении тока они легко переходят в состояние насыщения, и индуктивность мгновенно падает ниже половины номинального значения, что фактически означает полный выход индуктора из строя.

а не аморфного магнитного сердечника Предельная магнитная индукция может достигать 1,5 Тл. Вышеизложенное относится к обычным ферритам. В 3–4 раза , благодаря продуманной конструкции воздушного зазора, даже при больших токах порядка нескольких десятков ампер сохраняет стабильное значение индуктивности. При этом Аньян Цзяюй В качестве примера — аморфный дроссель общего режима, изготовленный по индивидуальному заказу для одного из клиентов в сфере накопления энергии: даже при постоянном токе смещения 20 А его индуктивность сохраняет свои характеристики. Более 85% номинального значения При этом для ферритовых индукторов той же спецификации индуктивность уже составляет менее 50% от номинального значения, что автоматически делает их непригодными к использованию.

В блоках питания для потребительской электроники и автомобилей на новых источниках энергии каждый квадратный миллиметр печатной платы ценится на вес золота; заказчики стремятся сократить объём индукторов ещё на 30%. Однако для повышения токопроводящей способности традиционных индукторов приходится увеличивать размер магнитопровода и утолщать медные провода, что неизбежно вступает в противоречие с требованиями к миниатюризации.

Высокая плотность магнитного потока насыщения аморфных магнитопроводов идеально разрешает этот противоречие. При одинаковой индуктивности и токовой нагрузке объём индуктора с аморфным магнитопроводом составляет всего 50–70% от объёма индуктора на ферритовом сердечнике. Например, для общемодового индуктора, применяемого в бортовом зарядном устройстве электромобиля, при использовании ферритового сердечника его габариты должны составлять φ30×20 мм; при замене на аморфный магнитопровод размеры можно уменьшить до φ22×15 мм. Объём напрямую уменьшился почти вдвое. , идеально соответствует требованиям заказчиков к миниатюризации.

Наружные фотоэлектрические инверторы, автомобильные источники питания и промышленные устройства управления нередко должны работать в условиях… -40℃~125℃ Работает в широком диапазоне температур. В то время как у традиционных ферритовых магнитопроводов низкая температура Кюри: при высоких температурах их магнитная проницаемость резко снижается, а при низких — легко возникают хрупкие трещины, что серьёзно ухудшает надёжность источников питания.

Температура Кюри аморфных магнитопроводов превышает 400 °C; в широком температурном диапазоне от −55 °C до 150 °C их магнитная проницаемость и потери остаются стабильными, при этом не возникает таких проблем, как «потеря магнитной проницаемости при высоких температурах» или «хрупкое разрушение при низких температурах». В ходе циклических испытаний при экстремальных температурах, например, индуктивности на аморфных магнитопроводах компании «Цзяюй» прошли… 1000 циклов при температуре от −40 °C до 145 °C После, коэффициент изменения индуктивности Менее 5% , тогда как при тех же условиях у ферритовых индуктивностей в некоторых партиях уже наблюдаются Разрушение магнитного сердечника , отпаивание обмотки Проблема.

Работает в широком температурном диапазоне от −55 °C до 150 °C; после 1000 циклов изменения индуктивности менее 5%; можно смело использовать в наружных условиях и в автомобильных системах.

Неудачные результаты тестов на ЭМС источников питания — настоящий кошмар для многих инженеров; особенно это касается проводных и излучённых помех, которые нередко напрямую зависят от способности дросселей общего режима подавлять ЭМИ.

Аморфного магнитного сердечника Высокая магнитная проницаемость, хорошая замкнутость магнитной цепи, крайне низкие потери на рассеяние магнитного поля. Эффективность подавления режима общего мода значительно превосходит традиционные ферритовые дроссели. В то же время аморфные материалы обладают исключительно низкими потерями на высоких частотах, что позволяет эффективно поглощать высокочастотные помехи и снижать уровень шумов, передаваемых на входной порт источника питания. В проекте по бортовому DC‑DC‑преобразователю для одного из клиентов в сфере новых энергетических технологий после внедрения аморфного дросселя режима общего мода запас по проводимым помехам увеличился с менее 3 дБ до 12 дБ; при этом первая же попытка прохождения испытаний на ЭМС завершилась успешно, что позволило существенно сэкономить время и затраты на отладку.

Многие полагают, что индуктивность на аморфном магнитопроводе отличается лишь заменой материала сердечника, однако это не так. По‑настоящему определяют характеристики индуктивности совокупные возможности в области выбора материалов, проектирования магнитной цепи, технологии намотки и технологий упаковки.

Взять, например, компанию «Цзяюй»: она уже 14 лет глубоко работает в своей отрасли и предлагает комплексное решение — от проектирования до серийного производства:

Кастомизированный дизайн магнитопровода В соответствии с требованиями заказчика по току, индуктивности и габаритным размерам изготавливаются аморфные магнитопроводы различных типоразмеров; при этом применяется оптимальная конструкция воздушного зазора, обеспечивающая баланс между величиной индуктивности и током насыщения.

Тонкая технология намотки провода : Используется автоматизированное оборудование для намотки, что обеспечивает равномерность и высокую однородность намотки катушек, снижает распределённую ёмкость и повышает характеристики на высоких частотах;

Контроль качества на всех этапах производства От изготовления магнитопровода и намотки обмотки до испытаний готового изделия — каждая стадия производства проходит строгую проверку, что обеспечивает стабильность характеристик серийной продукции.

Полноценное решение для всех сценариев применения Охватывает такие сферы, как фотоэлектрическая энергетика и хранение энергии, электромобили, промышленное управление, бытовая электроника и др.; в зависимости от конкретных условий эксплуатации заказчика предлагается специализированная упаковка, обеспечивающая устойчивость к высоким и низким температурам, вибрации и влаге.

По мере развития технологий источников питания… Высокочастотность, миниатюризация, высокая эффективность, высокая надёжность В направлении развития становится всё очевиднее, что у традиционных ферритовых индукторов наступает предел по характеристикам, тогда как преимущества индукторов с аморфными магнитными сердечниками всё чаще подтверждаются в самых разных отраслях.

Он решает не только такие поверхностные проблемы, как недостаточная индуктивность, слишком большие габариты и несоответствие требованиям ЭМС, но и обеспечивает более высокий уровень в проектировании источников питания. Предел производительности , более стабильный Надёжность И более широкий Пространство дизайна 。

Если вы озабочены типичными проблемами при проектировании источников питания, попробуйте индукторы с аморфным магнитопроводом — они могут стать тем ключевым шагом, который поможет вам преодолеть ограничения по характеристикам, успешно пройти сертификацию и добиться уникальности вашего продукта.