K U R S
Indukcyjności
To nie takie straszne, część 2
Chyba każdy elektronik Do takich należą: materiał  2 z bardzo
niską przenikalnością początkową, wysoką
 praktyk, próbujący za
częstotliwością graniczną, bardzo małymi
pomocą lutownicy i garści
stratami mocy, dużą liniowością i stabilnością
drobiazgów wskrzesić do
temperaturową, ale za to charakteryzujący się
życia jakieś nowe urządzenie,
dużymi gabarytami; materiał  8 łączy pozy- na dużą moc i tam, gdzie gromadzenie dużej
stanął kiedyś przed barierą
tywne cechy dwóch wcześniej wymienionych energii magnetycznej staje się istotnym fak-
nie do pokonania  na
materiałów, za to stosunkowo drogi. tem (rys. 6).
schemacie znalazł się jakiś
Musimy jednak pamiętać o poważnej wa- Rdzenie te zostały projektowane z myślą
wrogi element  ELEMENT
dzie, jaką posiadają rdzenie proszkowe. Jest o zastąpieniu rdzeni ze sproszkowanego że-
INDUKCYJNY!
nią niestety podatność na proces starzenia laza w układach pracujących w zakresie czę-
się rdzeni. Jest to proces nieodwracalny. Wy- stotliwości 25...500 kHz, przy zachowaniu wy-
Rdzenie proszkowe stępuje on przy pracy w wysokich temperatu- sokiej stabilności parametrów w czasie pracy.
Kolejnym rodzajem materiałów magne- rach, a jego przyczyną jest wypełniacz. Aby Rdzenie takie mogą być wykorzystane w róż-
tycznych miękkich jest sproszkowane żelazo. nasze urządzenie żyło jak najdłużej nie sta- nych układach, między innymi:
Zmielone na małe drobiny, zmieszane w nie- rajmy się zbytnio  żyłować jego możliwości.  w zasilaczach impulsowych jako dławik
których przypadkach z pewnymi  ulepszacza- Zalecana jest więc praca wszystkich rdzeni wyjściowy,
mi zostaje poddane wraz z wypełniaczem proszkowych w temperaturze do 90oC. Typo-  w regulatorach współczynnika mocy
organicznym, sprasowaniu pod dużym ciśnie- we zastosowania rdzeni proszkowych przed- (PFC),
niem w odpowiedniej formie. Forma nadaje stawiono w tab. 1.  w transformatorach mocy,
materiałowi magnetycznemu kształt rdzenia. Grzechem byłoby nie wspomnieć w tej  w układach rezonansowych,
Po sprasowaniu takiego materiału, pomiędzy części artykułu o rdzeniach typu
drobinami żelaza pozostają przerwy, tworząc Super MSS, uznawanych dzisiaj za
tak zwaną rozproszoną szczelinę występującą najbardziej wartościowy materiał
w całej objętości rdzenia. Rdzeń wykonany magnetyczny. Ten rodzaj proszków
z takiego materiału posiada nieliniową charak- posiada cząsteczki oddzielone izo-
terystykę magnesowania w funkcji zewnętrz- lacją, która została specjalnie opra-
nej siły magnesującej, w związku z tym, jego cowana dla niskich przenikalności.
specyficzne własności są wykorzystywane Izolacja ta jest nieorganiczna, co
do gromadzenia dosyć dużych ilości energii. pozwala osiągnąć wyższe wydaj-
Zwykłe rdzenie wykonane z czystego prosz- ności w wyższych temperaturach.
ku żelaza (materiał  26) należą do najtań- Natomiast jej dobre właściwości na
szych i najbardziej popularnych materiałów. przebicie elektryczne docenimy pod- Rys. 6.
Indukcja nasycenia rzędu 1,2 Tesli, a także czas dużych obciążeń prądowych,
maksymalna częstotliwość pracy ok. 80 kHz w których jak wiadomo mamy do czynienia
powodują, że trzeba stosować także bardziej z grubymi przekrojami drutów nawojowych.
wyrafinowane materiały (rys. 5). Sproszkowany metal użyty w rdzeniach
SUPER MSS jest głównie stopem żelaza
z małą ilością krzemu i aluminium. Pozbawio-
ny kosztownego niklu może zapewnić nam
jeszcze dodatkowe korzyści:
 pozbawienie magnetostrykcji, która jest
zjawiskiem polegającym na zmianie wy-
miarów materiału znajdującego się w po-
lu magnetycznym, Rys. 7.
 wysoka zdolność magazynowania energii,
 małe straty (10x mniejsze w odniesieniu
do rdzeni proszkowych),
 stabilność indukcyjności w funkcji bezpo-
średniego prądu polaryzacji,
 wysoka impedancja przy wysokiej często-
tliwości,
 małe zmiany indukcyjności w funkcji
prądu zmiennego.
Rdzenie SUPER MSS znajdują głównie
Rys. 5. zastosowanie w aplikacjach zaprojektowanych Rys. 8.
Elektronika Praktyczna 1/2006
96
K U R S
Tab. 1. Typowe zastosowania rdzeni proszkowych
 w filtrach EMI, do tłu-
Rodzaj materiału mienia zakłóceń asyme-
Zastosowanie
 2  8  14  18  26  30  34  35  38  40  45  52 trycznych.
Regulatory oświetlenia
50 Hz dławiki zakłóceń asymetrycznych Nanokryształy
w filtrach EMI
Czas na nanokryszta-
dławiki DC: <50 kHz
ły, czyli w tym przypadku
dławiki DC: e" 50 kHz Nanopermy, które powsta-
ją w procesie gwałtow-
układy korekcji współczynnika mocy: <50
kHz nego schładzania metalu
układy korekcji współczynnika mocy: e"50 kHz
i jednocześnie formowania
układy rezonansowe: e" 50 kHz
w bardzo cienką taśmę.
Materiał, który tak powsta-
Tab. 2. Materiały przystosowane do wysokich częstotliwości pracy (Ni Zn)
nie charakteryzuje się drobną mikrostrukturą
Przenikalność
krystaliczną. Typowe rozmiary ziarna są na
początkowa 13 25 80 125 300 900 2000
poziomie 10 nm i dlatego też już wiadomo,
ISKRA FERRITI 2E 1E 1F 3F 2C 1C 4C
dlaczego taki materiał nazywa się nanokry-
K10,
stalicznym. Drobnoziarnista struktura materia-
EPCOS U17 K12 K1 K1 M11 400 N4
4A11,
4D2, 4C6, 4B1, 4B2, 4A15,
FERROXCUBE 4E1 4E2 4F1 4C65 4B3 4S2 4A15
Fi150, F221, Fi242,
VOGT Fi110 Fi130 Fi221 Fi212 Fi222i Fi292
F01,
NEOSID/MMG F29 F28 F25 F16 F14, F302 F19, F52 F11
H6,
LCC THOMSON K6 H5, K5 H3, K3 H3, K3 H2 H1, C1
K80, K800, K1500,
KASCHKE K14 K40 K80 K120 K250, K300 K900 K2000
Rys. 9.
TRIDELTA Mf321 Mf340 Mf343 Mf251 Mf260
SAGEM 602 602 701
PRAMET N3 N7, H5R
POLFER U 11 U 31 F 82 F 201, F 302
EM VAC NF10
TDK K8 K7A K6A K5
FDK  FUJI H56Z H55Z H54Z H53Z H52Z
TOKIN 10L 250L 700L
CERAMIC/
MAGNETICS N40 C2075 C2050 C2025 CMD10 CN20 CMD5005
Rys. 10.
NEOSID F40 F106 F2
FAIR RITE 68 67 65 61 64, 83 43
STEVARD 21 22 23 26, 28
COSMOFERRITES CF102M
900HM,
600NN,
FERRIT 30BH 150BH 100NH 300BHC 900HKC
BALFORD/EEL K8 K8 K10 K4
FERRONICS P K J G
Rys. 11.
Elektronika Praktyczna 1/2006
97
K U R S
Tab. 3. Materiały o małych stratach
...200000(niespotykany
Przenikalność początkowa 750 2000 2300
w innych materiałach
ISKRA FERRITI 10G 26G 16G
magnetycznych),
 nasycenie magnetostryk- EPCOS M33 N45, N48 N22, N26
cji <0,5 ppm, FERROXCUBE 3D3 3B6, 3H3 3B7, 3H1
 elektryczna rezystyw-
VOGT Fi850, Fi262 Fi323
ność  115 mVcm,
NEOSID/MMG F58 P12 P10, P11
 gęstość  7,35 g/cm3 LCC THOMSON
,
S5, C5 S4, T9, S3 A9, S1
Rys. 12.  temperatura Curie Tc
KASCHKE K700, K600 K2007 K2005
 około 6000C,
TRIDELTA Mf143 Mf166 Mf183
 maksymalna temperatu-
SAGEM 509 507 506
ra pracy Tmax  oko-
PRAMET H20
ło 1200C (1800C),
POLFER F 605 F 2001
 straty rdzenia (0,3 T,
EM VAC M2F, M2F A
100 kHz, sinus) Pv
TDK H6F H6K, H8B H6B
 <110 W/kg,
 grubość taśmy d FDK  FUJI H52B, 3H01 H22Z, 3H20 3H21
 17/23 mm.
TOKIN F2001 F2003
Właściwości i zalety
CERAMIC/MAGNETICS MN67 MN80
nanokryształów najlepiej
MAGNETICS A G D
można poznać analizując
NEOSID F08 F02, F2001
ich charakterystyki przed-
FERRIT 700HM
Rys. 13. stawione na rys. 7...12.
BALFORD/EEL Q7 Q6
Ferryty jest to jeden z materiałów proszkowych,
Na koniec zostawiłem ferryty, które są jeżeli natomiast jest twardy i kruchy, to
materiałem mikrokrystalicznym, zbudowa- mamy do czynienia z ferrytem. Po nad-
nym z kryształków tlenku żelaza (Fe2O3) piłowaniu dwóch punktów uzyskujemy
i różnych domieszek metali. Rozróżniamy dostęp do gołego rdzenia. Możemy teraz
dwie najczęstsze kombinacje chemicz- zmierzyć jego rezystancję. Jeżeli jest niska,
ne występujące
Tab. 4. Materiały o wysokiej przenikalności
w materiale fer-
Przenikalność
rytowym. Jest to
4300 6000 10000 12000 15000
początkowa
kombinacja man-
ISKRA FERRITI 19G 22G 12G 32G 52G
ganowo  cyn- EPCOS N30 T37, T35 T44, T38 T42 T46
3S1, 3E4,
kowa (Mn Zn)
FERROXCUBE 3E27, 3E25 3E5 3E6 3E7
3C11
Rys. 14. i niklowo  cyn-
VOGT Fi340 Fi360 Fi410
kowa (Ni Zn).
NEOSID/MMG F9N, F9 F10, FT6 F39, FTA
Mangan i cynk
LCC THOMSON A6, T6 A4, A5, T4 A3, A2
K8000,
oznacza się wyż-
KASCHKE K4000 K6000
K10000
szą przenikalno-
Mf185, Mf187,
ścią i indukcją TRIDELTA Mf199
Mf193 Mf197
n a s y c e n i a B s
SAGEM 512 511 515
w p o r ó w n a n i u PRAMET H40 H60
POLFER F4001
z jego niklowo
EM VAC M5, M4 M5, M6
 c y n k o w y m
TDK H5A, H7A HS52, H5B HS1, H5C2 H5D
bratem charak-
FDK  FUJI 2H04 2H06 2H10 2H15
teryzującym się HITACHI/NIPPON GP7 GP5, GQ5C GP11
wyższą rezystyw- TOKIN H4000 H6000 H12000
nością i pracują-
CERAMIC/MAGNETICS MN30 MN60 MC25
Rys. 15. cym ze znacznie
MAGNETICS T, J J W
wyższymi czę-
NEOSID F830 F860
łowa jest cechą, która pozwala na osiągnięcie stotliwościami.
niezwykłych właściwości miękko magnetycz- Najprostszą me- FAIR RITE 75 76
nych. Jest to materiał bezpostaciowy, który todą identyfika-
STEVARD 34 40
podczas gwałtownego schładzania nie zdą- cji rdzenia jest
TSC TSF5000 TSF010K
żył się skrystalizować i uzyskał nową postać, j e g o  z b a d a -
TOMITA 2E3 2E1 2E2
stan skupienia zwany szklistym metalem. nie . Po pierw-
ACME A05 A07 A10
Podstawowe cechy Nanopermów: sze sprawdzamy
 skład stopu  Fe73,5 Cu1 Nb3 pilnikiem, czy
COSMOFERRITES CF195 CF195 CF197
Si15,5 B7, jest twardy, czy
BALFORD/EEL T2 T4
 gęstość strumienia nasycenia B  1,2 T, m i ę k k i . J e ż e l i
sat
FERRONICS B T
 poziom przenikalności m  20000 jest miękki, to
Elektronika Praktyczna 1/2006
98
K U R S
Tab. 5. Materiały mocy
firmy FERROXCU- 4B1,4C65, 4E2, które są używane w dła-
Przenikalność
3000 2000 2300 2200 2000 1300 BE ze względu na wikach szerokopasmowych EMI, czy też
początkowa
i c h p o p u l a r n o ś ć w naszych domowych antenach, jako część
ISKRA FERRITI 25G 15G 45G 35G 65G 75G
N49, na naszym rynku) elementu symetryzatora. Częstotliwość pra-
EPCOS N41 N27 N67 N87 N97
L49
wykorzystywanych cy elementów niklowo  cynkowych się-
3C10, 3C81, 3C90, 3F4,
m i ę d z y i n n y m i gają zazwyczaj już MHz i o tym warto pa-
FERROXCUBE 3B8
3C80 3C85 3F3 3F35
w przetwornicach miętać (rys. 20, 21)
VOGT Fi323 Fi322 Fi324
impulsowych; 3E27, Ze względu na kształt i wymiary, ma-
F5A,
NEOSID/MMG F5 F44 F45 F47
F5C
3E5, 3C11 o śred- teriały ferrytowe występują w największej
B5, B6,
niej i wysokiej prze- ilości na rynku magnetycznym. Mamy tu
LCC THOMSON B1 B2, B4, F1 F2
B3
nikalności magne- do czynienia z toroidami, kształtkami typu
KASCHKE K2004 K2006 K2008
tycznej występujący EE, EFD, ETD, UU, RM, P, EP, ER, plana-
Mf196A,
TRIDELTA Mf196B Mf198 Mf198A
Mf196
w układach filtrów rami, walcami, walcami z otworem, RKS
SAGEM 516, 517 527
E M I ; 3 H 3 , 3 D 3 ,  ami dwu i wielootworowymi oraz z zinte-
PRAMET H21 H24
które zostały doce- growanymi elementami indukcyjnymi typu
POLFER F807 F814
nione w przemyśle IIC. O tych wszystkich materiałach, a także
EM VAC M2TN B M2TN C
telekomunikacyjnym o niewymienionych wyżej opowiemy w na-
HV22, PC44, PC50,
TDK PC30 PC40 PC47
PC30 PC40 PC44 pokrywając pasmo stępnych odcinkach.
6H40, 7H10,
do 2 MHz. Często zastanawiamy się nad tym, jaki
FDK  FUJI 6H10 5H20 6H10 7H10
6H20 6H40
Podstawowe za- materiał lub, jaki odpowiednik materiału
SB 7L,
HITACHI/NIPPON SB 5S SB 3L SB 9C SB 1M
leżności pomiędzy będzie w naszej aplikacji najlepszy. Dane
BS 7C
głównymi parame- zebrane w tab. 2...4 na pewno pomogą zde-
TOKIN B3100 B2500 B25 B40
CERAMIC/
trami, niektórych cydować o wyborze. Są w nich zamieszczo-
MN80
MAGNETICS
z tych materiałów, ne materiały producentów, których już nie
MAGNETICS F R P
przedstawiają wykre- ma na rynku, ale zwyczajowo wielu elek-
NEOSID F827 F867 F887
sy na rys. 13...19. troników posługuje się tymi oznaczeniami.
FAIR RITE 77 78
STEVARD 32
Bardzo ogólna za- I to by było na tyle tej opowieści. Dla
TSC TSF7070 TSF7099 TSF5080
sada mówi, że im szerszego zapoznania się z materiałami ma-
TOMITA 2E6 2E6C
niższa jest przeni- gnetycznymi zapraszam do lektury ofero-
ACME P2
kalność początkowa, wanej przez ich producentów. Znajdziecie
COSMOFERRITES CF101 CF196 CF129 CF138
BALFORD/EEL L2
tym wyższą często- ją między innymi na ich stronach inter-
tliwością pracy cha- netowych, jak również w katalogach firmo-
to jest to Mn Zn, jeżeli wysoka, to Ni Zn. rakteryzuje się dany materiał. wych. Niech moc będzie z Wami.........
Do dość popularnych materiałów Mn Zn Co w rodzinie to nie zginie, więc tro- Konstruktor firmy Feryster
można zaliczyć 3C85, 3C90,3F3 i 3F35 chę również o niklu i cynku. Tutaj warto Tomasz Szyćko
(będziemy się posługiwać oznaczeniami zwrócić uwagę na materiały typu 4A11,
Rys. 16. Rys. 18. Rys. 20.
Rys. 17. Rys. 19. Rys. 21.
Elektronika Praktyczna 1/2006
99