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纳米晶合金线圈FL-V系列对于铁氧体线圈的优势

编辑:知奇经贸   时间:2023-03-04   访问量:143

目次

  1. 铁氧体线圈和FL-V线圈的规格比较

  2. 铁氧体线圈和FL-V线圈的阻抗比较

  3. 铁氧体线圈和FL-V线圈的简单共模滤波器特性比较


用纳米晶体合金线圈FL-V系列代替等效于铁氧体线圈规格的电特性具有“小型化”,“低DCR”和“低杂散电容”的优点。 在本文中,我们将介绍与以下各项相比,纳米晶合金线圈FL-V系列对于铁氧体线圈的优势。

比较项目

  • 阻抗频率特性

  • 共模滤波噪音衰减特性
    电路配置应为使用共模扼流圈在LC噪音滤波器效果(共模)下的共模滤波器的配置。

  • 其他,电气特性,线圈尺寸等


比较条件
关于FL-V线圈和铁氧体线圈,我们将在以下两个条件下考虑用FL-V线圈替换铁氧体线圈的优点。

  1. 阻抗:使阻抗在100kHz至500kHz之间几乎相同。 在此线圈规格中,约为2.6kΩ/ 250kHz。

  2. 铜线:所有线材通用,铜线直径几乎相同。

 

使用大电流共模噪音消除
铁氧体磁芯普通Mn-Zn铁氧体(相当于5,000相对磁导率)
额定的20A
阻抗2.6kΩ (250kHz)
DCR(铜线的直流电阻)4.0mΩ/每线圈
杂散电容C(由于缠绕而在铜线之间产生)13pF
线圈体积64cm3(磁芯尺寸:47mm、在磁芯盒里面下)

[铁氧体共模线圈规格]

用FL-V线圈替代等效于上述铁氧体线圈规格的电气特性具有以下优点。

  • 线圈尺寸减小 → 実装面積、空間の縮小化、軽量化

  • 低DCR → 减少DC损耗,低发热量

  • 低杂散电容→有更宽的噪音消除带


原因将在下面说明。
 

1. 铁氧体线圈和FL-V线圈的规格比较

如果FL-V线圈满足比较项目,则可以减小线圈尺寸,这有助于减小线圈安装空间。 下表是通过替换外部比较图和FL-V线圈产生的包括电气特性在内的影响的表格。
 

铁氧体线圈FL-V线圈
铁氧体线圈FL-V线圈
磁芯外径: 47mm (磁芯盒装品)
卷线规格: ⌀1.6mm×2P
磁芯外径: 28mm (磁芯盒装品)
卷线规格: ⌀1.5mm×2P 
比较项目铁氧体线圈我们的FL-V线圈更换FL-V线圈的效果
磁芯体积[cm3]17.14.9有助于提高71%,减小线圈尺寸并减轻重量。
线圈体积[cm3]64.129.5改善了54%,减少了线圈安装空间。 (注意1)
线圈重量[g]160.073.0改善了54%,减轻了线圈安装设备的重量。
DCR[mΩ]4.02.4改善40%,减少直流损耗。 低发热量。
杂散电容[pF]13.08.0改善38%,改善高频侧噪音消除能力。

[表1]用我们的FL-V线圈代替铁氧体线圈的效果

(备注1)在约2.6kΩ±10%/约250kHz的情况下,铁氧体线圈和FL-V线圈的阻抗均相同。
(备注2)线圈体积不包括线圈内径空间。
(备注3)DCR是每个线圈的铜线电阻值。
(注意1)关于线圈的体积,铁氧体线圈与FL-V线圈之间的体积差随着所使用的铁芯尺寸的减小而减小。 原因是铜线直径和芯盒壁厚对较小的芯尺寸有较大影响,并且存在散热问题。

2. 铁氧体线圈和FL-V线圈之间的阻抗比较

接下来,比较满足比较条件的铁氧体线圈和FL-V线圈的阻抗频率特性,创建一个简单的共模滤波器,并比较使用铁氧体线圈和FL-V线圈时的噪音衰减特性。
 

铁氧体线圈和FL-V线圈之间的阻抗比较
图1 铁氧体线圈和我们的FL-V系列阻抗特性


图1显示了铁氧体线圈和纳米晶合金线圈(我们的FL-V系列)之间的阻抗特性差异。

比较条件来看,在频率点A处大约250kHz处的阻抗是相同的。这里,相对于铁氧体线圈,我们的FL-V线圈具有以下两个特征。

  • 改善频带①的低频带阻抗
    →FL-V线圈的相对磁导率比铁氧体线圈高,并且可以通过较少的匝数获得高阻抗。

  • ③提高频带的高频带阻抗
    →由于绕组数量少,因此杂散电容(杂散电容)变小,并且与铁氧体线圈相比,谐振点可以扩展到频率点B(大约1MHz到几个MHz)。

铁氧体线圈的相对磁导率比FL-V线圈低,为了获得高阻抗,必须增加绕组数,但是增加绕组数会降低谐振频率并降低高频带中的阻抗 当试图用铁氧体线圈获得高阻抗时,可以保持较高阻抗的频带要比FL-V线圈窄,并且在相对较低的频率下可能会出现谐振峰。

总之,当频带②的特性与铁氧体线圈的特性相同时,FL-V线圈可以在①和③频带的宽频带上保持比铁氧体线圈更高的阻抗。 通过使用FL-V线圈,可以期望在宽频带上提高噪音消除能力。
 

3. 铁氧体线圈和FL-V线圈的简单共模滤波器特性比较
共模滤波电路图


在上述电路配置中,Y电容器(Cy)为0.5μF的陶瓷电容器。 另外,假设在约100kHz处的噪音衰减约为-60dB,则截止频率fc为3kHz至4kHz。

共模滤波器特性

(备注1)2.5MHz的谐振点取决于Cy(陶瓷电容器)的频率特性。
(备注2)由于线圈绕组电容以及CY电感分量,阻抗降低会影响2.5MHz谐振点之后滤波器衰减的恶化。
(备注3)由于测量仪器的精度,高频侧特性最大为40MHz。


从图2可以看出,铁氧体线圈和使用我们的FL-V线圈的共模滤波器在100 kHz时的衰减特性均为-50至-60 dB,几乎与设计相同。 另外,从图1的阻抗特性和图2的滤波器特性来看,通过使用FL-V,在3kHz至200kHz左右的低频段和1MHz或更高的高频段中,噪音衰减特性得到了改善。此外,可以使线圈更小,更轻。


总结
我们考虑了以下有关由铁氧体制成的FL-V系列线圈和共模线圈的问题。

  • 阻抗比较(概述)

  • 共模滤波器比较


这次,我们评估了针对大电流应用的线圈规格,但是在将来设计共模滤波器时,请考虑我们的FL-V系列线圈


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