Šiandien, siekdami ypatingo galios tankio, energetikos inžinieriai yra užrakinti „medžiagų kare“. Norėdami iš mažėjančių erdvių išspausti didesnį efektyvumą, stumiame perjungimo dažnius vis aukštesnius ir aukštesnius, kad atsitrenktume į nepajudinamą sieną: branduolio praradimas. Tradiciniai feritai, nors ir turi mažą nuostolį, yra ribojami dėl jų pralaidumo ir prisotinimo taškų. Kita vertus, dėl magnetinio nuotėkio ir sujungimo trukdžių vienos-medžiagos metalo miltelių šerdys dažnai neatitinka aukšto-dažnio topologijos.
Kai maitinimo modulis veikia labai karštai esant pilnai apkrovai arba kai esate priversti padidinti induktoriaus tūrį, kad išlaikytumėte efektyvumą, problemos esmė gali būti ne grandinės topologija,{0}}o magnetinės medžiagos poravimo logika. Šiandien mes dekonstruosime pagrindinį Magsonder patentą (JAV 11 430 597 B2), kad pamatytumėte, kaip metalo miltelių šerdies ir amorfinio laminavimo kryžminimas išsprendžia efektyvumo kliūtis.
Inovacija
Šiame patente Magsonder siūlo trikdančią hibridinių medžiagų architektūrą. Šios naujovės esmė yra ne „stebuklingos kulkos“ medžiagos radimas, o skirtingų fizinių savybių medžiagų patalpinimas ten, kur jos priklauso.
Darbo pasidalijimas: patentas išskaido magnetinę šerdį į tris dalis: vidurines kolonas, jungas ir šonines kolonas.
Didelės magnetiškai{0}}pralaidžios šoninės kolonos: tai technologijos siela. Kaip šonines kolonas pristatėme amorfinę medžiagą arba didelio{2}}laidumo feritą.
Magnetinio kelio optimizavimas: užtikrindami, kad šoninių stulpelių magnetinis pralaidumas yra žymiai didesnis nei vidurinių stulpelių, mes priverčiame magnetinio srauto linijas keisti savo trajektoriją, nukreipdami, kokie būtų klaidžiojantys nuotėkio laukai, į didelio -efektyvumo, mažo{1}}atsparumo kelius.
Dėl susidariusios „cheminės reakcijos“ metalo miltelių šerdis gali atlaikyti dideles sroves, nes ji turi anti-prisotinimą, o amorfinė medžiaga sumažina ciklo nuostolius dėl itin mažos koercicijos.
Kaip tai veikia
Norėdami suprasti šios technologijos mechaniką, turime stebėti magnetinio srauto linijų elgesį esant sudėtingoms apkrovoms.
1. Fizinės architektūros suskirstymas
Vidurinės kolonėlės šerdis (1): yra centre, turi apvijas. Jame naudojamos metalinės miltelių šerdys (pvz., Fe-Si-Al), kad būtų galima valdyti pagrindines maitinimo sroves dėl didelio soties srauto tankio.
Viršutinė ir apatinė jungtys (2, 3): veikia kaip jungtys, uždarančios magnetinę grandinę.
Didelės magnetiškai{0}}laidios šoninės kolonos (4): išorinėse pusėse išdėstytos lygiagrečiai. Patentas reikalauja, kad jų magnetinis pralaidumas būtų ne mažesnis kaip 200. Jei naudojamos amorfinės laminatės, ši vertė gali viršyti net 5000.
2. Automatinis atmetimo kelio pasirinkimas
Tarpinių lygiagrečių grandinių tarpusavio induktyvumas tarp fazių yra pagrindinis nuostolių šaltinis. Pagal „minimalaus nenoro principą“, kai šoninės kolonos pasižymi itin dideliu pralaidumu, dviejų -fazių induktorių generuojamas trukdžių srautas pirmiausia užsidaro per šonines kolonas (4), o ne patenka į gretimas apvijų sritis.
Sukabinimo slopinimas: šoninės kolonos veikia kaip „magnetinis greitkelis“. Kadangi pralaidumas $\\mu$ yra labai didelis, o nenoras mažas, sujungimo koeficientas tarp fazių smarkiai susilpnėja.
Nuostolių mažinimas: laminuota amorfinės medžiagos struktūra veiksmingai blokuoja sūkurinės srovės nuostolius. Kartu su švelniu metalo miltelių šerdies prisotinimu, bendra šerdis palaiko ypač mažą šilumos gamybą net aukšto-dažnio aplinkoje, viršijančioje 100 kHz.
3. Tikslus oro tarpo padėties nustatymas
Patentas reguliuoja induktyvumo vertę nustatydamas valdomus oro tarpus tarp vidurinių kolonų ir jungų. Dėl mažo-atsparumo kelio, kurį suteikia šoniniai stulpeliai, magnetinis nuotėkis veiksmingai sulaikomas, sumažinant sukeltus srovės nuostolius išoriniuose metaliniuose gaubtuose.
Naudojimo atvejai
Ši hibridinių medžiagų technologija jau plačiai įdiegta Magsonder didelio našumo{0}}magnetiniuose komponentuose:
1 scenarijus: duomenų centro serverio maitinimo šaltiniai (CRPS)
Siekiant 80 PLUS Titanium efektyvumo, PFC induktoriaus praradimas yra labai svarbus. Naudodamas amorfines sluoksnius šoninėse kolonėlėse, Magsonder sumažina aukšto-dažnio šerdies nuostolius maždaug 15–20 %. Tai ne tik padidina konversijos efektyvumą, bet ir sumažina sutrumpėjusio elektrolitinio kondensatoriaus naudojimo laiką dėl induktoriaus šilumos.
2 scenarijus: automobilių DC-DC keitikliai
Elektrinės transporto priemonės reikalauja beveik{0}}įkyriai sutaupyti vietos ir sutaupyti svorio. Induktyvumo ritėse, sukurtose pagal šį patentą, naudojamas mažas šoninių stulpelių atsparumas{2}}, kad būtų žymiai sumažintas jungo storis. Išlaikant tą patį induktyvumą, galios tankis padidinamas beveik 30 %, todėl efektyviai sumažėja priekinės{5}}važiuoklės apkrova.
3 scenarijus: didelio-galingumo itin-greito įkrovimo krūvos
Didelės -srovės persipynusiose PFC topologijose dėl fazių{1}}sujungimo srovės valdymas tampa ypač sudėtingas. Magsonder šoninės kolonėlės sprendimas sumažina sukabinimo koeficientą iki nereikšmingo lygio, supaprastindamas valdymo algoritmus ir padidindamas sistemos stabilumą perjungiant ekstremalias apkrovas.
Ateities perspektyva
Daugėjant trečiosios -kartos puslaidininkiams (GaN/SiC), perjungimo dažniai juda link MHz diapazono. Tradicinės{2}}vienos medžiagos šerdys pasiekė fizines ribas.
Šis „Magsonder“ patentas atskleidžia gyvybiškai svarbią tendenciją: magnetinių komponentų ateitis priklauso ne vienai medžiagai, o daugia{0}}medžiagų sinergetinio dizaino erai. Sudarydami nanokristalinius, amorfinius sluoksnius ir pažangius metalo miltelius, galime rasti naują pusiausvyrą tarp dažnio, efektyvumo ir tūrio. Tai ne tik magnetinės teorijos pergalė; tai puikus gamybos proceso ir medžiagų inžinerijos derinys.
„Magsonder“ patentuota „High Permeability Side Column“ technologija suteikia puikų efektyvų sprendimą aukšto{0}}dažnio, didelės-srovės taikymams dėl medžiagų papildymo.
