効率的で安定したスイッチモード電源 (バック変換機) を設計する際には,インダクターコア材料の選択が重要です.同じ寸法のフェライトと鉄粉核は,技術者に共通のジレンマを提示します.これは3Aから5Aの電流と200kHz未満の動作周波数のアプリケーションでよりうまく機能します.この記事では,これらの材料の主要な違い,その飽和性特性,電力の損失,そして実用的な利点について検討します.

基本パラメータから,フェライトコアは通常,より高い透気性 (μr) を示し,しばしば2300周りの値を示し,鉄粉コアは75のようなより低い値を示します.透気性は,材料が磁気化できる程度を測定する.より高い値は,同じ誘導力を達成するためにコイル回転が少ないことを意味します.これは,フェライトコアが数回回回線で1mHの誘導力を得ることができる理由を説明します.しかし,鉄粉末コアにはそれ以上が必要です.これは自動的にフェライトをあらゆる用途に優れているわけではありません.

バックコンバーターでは,インダクターは飽和せずにピーク電流を処理する必要があります. 核流量の密度が飽和点に達すると,インダクタンスが急落します.潜在的に電流の流れと回路の損傷を引き起こす鉄粉核は,特に中程度の浸透性のある核は,飽和性に近づくにつれて徐々に浸透性が低下する.いくつかのフェライト材料は"鋭い"飽和曲線を持っています飽和値に近づくとインダクタンスが急速に崩壊します.

上記のような黄白色の鉄粉核 (通常はμr≈75のマイクロメタル#26材料) は,比較的高い損失を示していますが,その粉末構造は磁気領域壁抵抗を分散します.DCバイアス電流に耐えるようにするこれは,電源アダプターや高DC電流がある自動車電子機器で人気があります.

高透気性フェライト (μr≈2300) は,より少ない回転でコンパクトな設計を可能にしますが,その飽和電流の限界を注意深く評価する必要があります.バック変換器のピーク電流がフェライトコアの飽和値に近づくと円盤の安定性と効率を損なう可能性があります.

核の損失は電源供給効率に大きく影響する.鉄粉核は,特に高周波では,フェライトよりも一般的に高い交流損失を示します.その粒状構造は,隔離粒子間の渦巻流の損失を生成します.波動電流 (通常最大直流の約33%) を処理するバック変換機では,鉄粉核はハードスイッチトポロジーのフェライトよりも大きなコア損失を示す可能性があります.

逆に,低電流 (0-100mA) と低周波 (<100kHz) のアプリケーションでは,フェライトコアの高透性と低損失により,ターン数が少ない目標インダクタンスを達成できます.空間とコストの利点を提供.

工業では,非公式な材料識別子として色コード (鉄粉26号の黄色-白色,鉄粉#52号の緑-青色,高μフェライトまたはKool-Mu®の黒色など) を使用しています.これらのコードは標準化されていません 製造者は異なるスキームを使用できます特に黒や白のような固体色の場合です エンジニアは常に製造者のデータシートで,透気性を含む重要なパラメータを提供する仕様を確認する必要があります.飽和流量密度 (Bsat)負の特性,インダクタンス対DC偏差曲線

3A-5A バック変換器の外径13mmのコアについては,200kHz未満のコアについては,以下の要素を考慮する.

1飽和電流:核の直流飽和電流 (Idc_sat) がコンバーターの最大電流を十分な幅で超えていることを確認する. 5Aピークでは,低μの鉄粉 (μr 25-75) または特殊フェライトが必要である.

2基本損失:3A+では,コア損失が著しくなります.効率を重視する設計では,動作周波数で材料の性能を比較し,波動電流レベルを比較します.

3誘導力と回転:フェライトは,より少ない回転でより高い誘導力を得ることができ,飽和電流が十分である場合,空間制限または低抵抗設計に有益である.

4費用と利用可能性フェライトはしばしば安価であるが,性能要求は材料の選択を左右するものである.

200kHz以下の3A-5Aバック変換器では,少し高い交流損失にもかかわらず,徐々に飽和する特性により,黄色白色の鉄粉末コア (μr≈75) は一般的により安全な動作を提供します.高μフェライト (μr≈2300) は,コンパクトな設計を可能にするが,注意深く飽和電流評価を必要とする.設計者は,製造者のデータシートを参照し,コアを選択する際には,すべてのアプリケーション要件 (現在の処理,頻度,効率,コスト,スペースの制約) をバランスする必要があります.色のコードは,予備的な参照としてのみ使用されるべきです..