Trái tim của các mạch tần số cao nằm ở những người hùng thầm lặng - cuộn cảm và biến áp - mà các nút thắt hiệu suất có thể bị ẩn trong lõi ferrite mềm nhỏ của chúng. Chìa khóa để mở ra toàn bộ tiềm năng của một mạch nằm ở việc đánh giá chính xác các đặc tính điện từ quan trọng của các lõi này.

Bài viết này khám phá các phương pháp đo lường các đặc tính điện từ của lõi ferrite mềm, tiết lộ những hiểu biết quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất lõi trong các ứng dụng tần số cao. Rút ra từ nghiên cứu giá trị được trình bày tại Hội nghị năm 1995 về Cách điện điện và Điện tử và Sản xuất điện & Quấn cuộn dây, chúng tôi trình bày một hướng dẫn mở rộng và thiết thực cho các kỹ thuật thiết yếu này.

Ferrite mềm là vật liệu điện từ gốm được đặc trưng bởi các đặc tính từ tính "mềm" của chúng, có nghĩa là chúng có thể dễ dàng bị từ hóa và khử từ. Chất lượng này làm cho chúng đặc biệt phù hợp với các ứng dụng tần số cao. Các vật liệu này đóng vai trò là thành phần cốt lõi trong cuộn cảm và biến áp, nơi chúng được quấn bằng dây hoặc lắp ráp xung quanh cuộn dây để tạo thành các phần tử mạch quan trọng. Hiệu suất của lõi ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả mạch, độ ổn định và chức năng tổng thể.

Để khai thác hết tiềm năng của ferrite mềm, các kỹ sư phải đo lường và tính toán chính xác các đặc tính điện từ chính của chúng:

• Độ tự cảm: Điều này đo khả năng lưu trữ năng lượng của lõi. Thường được đo bằng đồng hồ đo độ tự cảm hoặc máy phân tích trở kháng, các giá trị độ tự cảm chính xác yêu cầu xem xét hình học lõi, số vòng dây và đặc tính vật liệu. Các phép đo độ tự cảm chính xác là rất quan trọng để thiết kế các cuộn cảm và biến áp hiệu suất cao.
• Đường cong trễ: Những biểu đồ này minh họa mối quan hệ giữa từ hóa của lõi và từ trường được áp dụng. Bằng cách phân tích các đường cong trễ, các kỹ sư có thể đánh giá tổn thất trễ và lực kháng từ của lõi. Tổn thất trễ đại diện cho một nguồn tiêu tán năng lượng chính, đặc biệt là trong các ứng dụng tần số cao, trong khi lực kháng từ cho biết khả năng chống khử từ của lõi. Máy kiểm tra đồ thị trễ chuyên dụng được sử dụng để đo lường này.
• Trở kháng: Đại diện cho sự đối lập của lõi với dòng điện xoay chiều (bao gồm cả điện trở và điện kháng), các đặc tính trở kháng được đo trên các tần số bằng cách sử dụng máy phân tích trở kháng. Các phép đo này rất quan trọng để đánh giá hiệu suất tần số cao và tối ưu hóa đáp ứng tần số mạch và khớp trở kháng.

Đánh giá chính xác lõi ferrite mềm đòi hỏi thiết bị phù hợp và các phép tính chính xác:

• Đo độ tự cảm: Sử dụng đồng hồ LCR hoặc máy phân tích trở kháng, các kỹ sư tính toán các giá trị độ tự cảm dựa trên kích thước lõi và các thông số quấn dây, kết hợp các yếu tố như độ thấm, số vòng dây và chiều dài đường dẫn từ.
• Đo đường cong trễ: Máy kiểm tra chuyên dụng áp dụng các từ trường khác nhau trong khi đo từ hóa lõi để vẽ các đường cong trễ. Hình dạng và diện tích khép kín của các đường cong cho thấy tổn thất trễ và lực kháng từ.
• Đo trở kháng: Máy phân tích trở kháng đo trở kháng lõi trên các tần số để tạo ra phổ trở kháng. Phân tích các đặc tính phổ và tần số cộng hưởng cho phép đánh giá hiệu suất tần số cao.

Dữ liệu đặc tính điện từ cho phép thiết kế mạch được tối ưu hóa. Ví dụ, việc chọn lõi có tổn thất trễ thấp hơn sẽ cải thiện hiệu quả mạch, trong khi việc điều chỉnh các thông số quấn dây sẽ tối ưu hóa độ tự cảm và khớp trở kháng. Phần mềm mô phỏng cũng có thể mô hình hóa các mạch dựa trên các đặc tính lõi để dự đoán hiệu suất.

Đo lường chính xác các đặc tính điện từ của lõi ferrite mềm là nền tảng để thiết kế các mạch tần số cao, hiệu suất cao. Bằng cách làm chủ các kỹ thuật đo độ tự cảm, trễ và trở kháng - kết hợp với các công thức và thiết bị phù hợp - các kỹ sư có thể hiểu rõ hơn về hiệu suất lõi, tối ưu hóa thiết kế và nâng cao hiệu quả và độ tin cậy tổng thể của hệ thống. Các kỹ thuật này trao quyền cho các nhà thiết kế để hiện thực hóa đầy đủ tiềm năng của lõi ferrite mềm trong việc tạo ra các mạch tần số cao vượt trội.