No coração dos circuitos de alta frequência estão os heróis anônimos - indutores e transformadores - cujos gargalos de desempenho podem estar escondidos em seus pequenos núcleos de ferrite macia. A chave para desbloquear todo o potencial de um circuito reside na avaliação precisa das propriedades eletromagnéticas críticas desses núcleos.

Este artigo explora os métodos de medição das características eletromagnéticas dos núcleos de ferrite macia, revelando informações cruciais para otimizar o desempenho do núcleo em aplicações de alta frequência. Baseando-se em pesquisas valiosas apresentadas na Conferência de 1995 sobre Isolamento Elétrico e Eletrônico e Fabricação Elétrica e Enrolamento de Bobinas, apresentamos um guia expandido e prático para essas técnicas essenciais.

Ferrites macias são materiais eletromagnéticos cerâmicos caracterizados por suas propriedades magnéticas "macias", o que significa que podem ser facilmente magnetizados e desmagnetizados. Essa qualidade os torna excepcionalmente adequados para aplicações de alta frequência. Esses materiais servem como os componentes principais em indutores e transformadores, onde são enrolados com fio ou montados em torno de bobinas para formar elementos de circuito críticos. O desempenho do núcleo impacta diretamente a eficiência, estabilidade e funcionalidade geral do circuito.

Para aproveitar ao máximo o potencial das ferrites macias, os engenheiros devem medir e calcular com precisão suas principais propriedades eletromagnéticas:

• Indutância: Isso mede a capacidade de armazenamento de energia de um núcleo. Normalmente medida usando medidores de indutância ou analisadores de impedância, valores precisos de indutância exigem a consideração da geometria do núcleo, número de espiras e propriedades do material. Medições precisas de indutância são vitais para projetar indutores e transformadores de alto desempenho.
• Curvas de Histerese: Esses gráficos ilustram a relação entre a magnetização de um núcleo e o campo magnético aplicado. Ao analisar as curvas de histerese, os engenheiros podem avaliar as perdas por histerese e a coercividade do núcleo. As perdas por histerese representam uma fonte primária de dissipação de energia, particularmente em aplicações de alta frequência, enquanto a coercividade indica a resistência de um núcleo à desmagnetização. Testadores especializados de gráficos de histerese são usados para essas medições.
• Impedância: Representando a oposição de um núcleo à corrente alternada (incluindo resistência e reatância), as características de impedância são medidas em várias frequências usando analisadores de impedância. Essas medições são cruciais para avaliar o desempenho em alta frequência e otimizar a resposta de frequência e o casamento de impedância do circuito.

A avaliação precisa dos núcleos de ferrite macia requer equipamentos apropriados e cálculos precisos:

• Medição de Indutância: Usando medidores LCR ou analisadores de impedância, os engenheiros calculam os valores de indutância com base nas dimensões do núcleo e nos parâmetros de enrolamento, incorporando fatores como permeabilidade, contagem de espiras e comprimento do caminho magnético.
• Medição da Curva de Histerese: Testadores especializados aplicam campos magnéticos variáveis enquanto medem a magnetização do núcleo para traçar as curvas de histerese. A forma das curvas e a área fechada revelam as perdas por histerese e a coercividade.
• Medição de Impedância: Analisadores de impedância medem a impedância do núcleo em várias frequências para criar espectros de impedância. A análise das características espectrais e das frequências de ressonância permite a avaliação do desempenho em alta frequência.

Os dados de propriedades eletromagnéticas permitem projetos de circuitos otimizados. Por exemplo, a seleção de núcleos com perdas por histerese mais baixas melhora a eficiência do circuito, enquanto o ajuste dos parâmetros de enrolamento otimiza a indutância e o casamento de impedância. O software de simulação também pode modelar circuitos com base nas características do núcleo para prever o desempenho.

A medição precisa das propriedades eletromagnéticas dos núcleos de ferrite macia é fundamental para projetar circuitos de alta frequência e alto desempenho. Ao dominar as técnicas de medição de indutância, histerese e impedância - combinadas com as fórmulas e equipamentos apropriados - os engenheiros podem entender melhor o desempenho do núcleo, otimizar os projetos e aprimorar a eficiência e confiabilidade geral do sistema. Essas técnicas capacitam os projetistas a realizar totalmente o potencial dos núcleos de ferrite macia na criação de circuitos de alta frequência superiores.