Transformateur à noyau de ferrite ; Un guide définitif sur les bases

La plupart des transformateurs de puissance électrique ont des enroulements secondaires et primaires comme caractéristiques de base. D'autres fois, il peut y avoir des enroulements tertiaires. En tant que tel, il devrait y avoir une liaison de flux efficace entre les enroulements pour entraîner le transformateur. Par conséquent, il y a un ajout d'une voie magnétique à faible réluctance de haute performance pour garantir que la liaison de flux fonctionne parfaitement. Le chemin magnétique est ce que nous appelons un noyau.

Désormais, les noyaux sont constitués de matériaux variés tels que les ferrites, l'acier, le silicium et bien d'autres. Cet article se concentrera uniquement sur les noyaux de ferrite et exposera les différents types, avantages et applications. De plus, nous pouvons donner d'autres connaissances qui peuvent être importantes pour vous.

1. Qu'est-ce qu'un transformateur à noyau de ferrite ?

Souvent, les noyaux de ferrite magnétiques ont une combinaison de manganèse, de zinc, de composés de nickel et d'oxydes de fer. Comme les composés ont une faible coercivité, ils relèvent des ferrites doux. Les types de noyaux de ferrite comprennent les noyaux à coque, toroïdaux, cylindriques et à noyau fermé.

(inducteurs toroïdaux ou cylindriques au noyau magnétique)

Les transformateurs à noyau de ferrite ont généralement une demande plus élevée que les transformateurs à noyau de fer. Les transformateurs en ferrite présentent des avantages, notamment une résistance aux courants élevés, de faibles pertes par hystérésis et aucune stratification requise.

D'autre part, les transformateurs à noyau de fer nécessitent un laminage pour atteindre un mode de faibles pertes de Foucault. De plus, comme vous ne pouvez pas affiner les laminations, elles ont tendance à être inefficaces pour les fréquences plus élevées.

2.Types et avantages des transformateurs à noyau de ferrite

Types

La liste ci-dessous comprend les principaux types de transformateur à noyau de ferrite.

Manganèse Zinc (MnZn)

Outre un MnZn ayant une perméabilité plus élevée, il a également un niveau de saturation plus élevé qu'une ferrite nickel-zinc. Par conséquent, ils conviennent mieux aux applications dont la fréquence de fonctionnement est inférieure à 5 MHz. De plus, l'impédance du noyau convient aux inductances jusqu'à 70 MHz.

Nickel-zinc (NiZn)

Comparé à un MnZn, un NiZn a une résistivité plus élevée. Pour cette raison, vous l'utiliserez principalement dans des applications qui nécessitent une gamme de fréquences de 2 MHz à plusieurs 100 MHz. De plus, son impédance peut desservir des inductances qui vont au-delà de 70MHz. Cependant, un noyau de ferrite NiZn est sensible à la température avec une température de Curie encore plus basse inférieure à 500 °C.

Poussière de sable

La poussière de sable est une bobine d'arrêt à haute fréquence que vous ne pouvez utiliser qu'avec une ferrite.

Laminage/ Amorphe &Nanocristallin

Vous trouverez principalement la stratification / amorphe et nanocristalline dans des domaines tels que les onduleurs, les postes de soudage et les onduleurs.

En outre, il est bon de noter que les noyaux de ferrite se présentent sous différentes formes comme suit ;

Cœurs ETD ; Tout d'abord, nous avons les noyaux ETD avec une résistance d'enroulement minimale à leur poste central. La résistance de l'enroulement permet d'optimiser les dimensions pour des rendements énergétiques accrus. De plus, ils conviennent efficacement aux inductances et aux transformateurs de puissance.

Cœurs EER ; Deuxièmement, il existe des noyaux EER avec une fonction de poteau central rond. La plupart du temps, le poteau central rond permettra une longueur de chemin d'enroulement plus courte par rapport à un poteau central carré.

E, I core ; Sa caractéristique est un enroulement de canette. Et vous pouvez l'assembler facilement. E, je les utilisations principales sont ; transformateurs onduleurs, large bande, puissance, convertisseurs, inductances télécom et différentiels.

Cœurs EFD ; Avoir une fonction de zone de section transversale. De ce fait, les applications avec plusieurs transformateurs et inductances et les transformateurs compacts peuvent en bénéficier.

(inducteurs à billes de ferrite).

Avantages

Certains des avantages d'un transformateur à noyau de ferrite offert pour la plupart des applications électriques incluent ;

1. Premièrement, il est hautement perméable à un aimant. Pour cette raison, le transformateur est souvent applicable dans les transformateurs haute fréquence.
2. Ensuite, sa conductivité électrique est faible . Cela garantit que le noyau de ferrite ne perd pas de courants de Foucault.
3. En outre, l'intensité du champ électrique est plus élevée . Cela permet un changement de direction magnétique avec de légères pertes d'hystérésis. De plus, il est bon de noter que les noyaux de ferrite durs ont une coercivité moindre que les noyaux de ferrite doux.

(hystérésis dans un champ magnétique).

Autres avantages des transformateurs à noyau de ferrite dans l'industrie électrique, notamment :

• Un faible facteur d'hystérésis,
• Valeurs Q élevées,
• Faible distorsion du signal, et
• Faible sensibilité CC.

3. Quelles sont les principales applications des transformateurs à noyau de ferrite ?

Un transformateur à noyau de ferrite est dans une large gamme d'applications qui consistent en ce qui suit ;

• Convertisseurs DC-DC ; Ici, ils diminuent ou augmentent la tension de courant continu.
• Chargeurs mobiles ; Évidemment, chaque chargeur de téléphone a un ampère et une tension particuliers. Par conséquent, les transformateurs à noyau de ferrite aident à augmenter et diminuer la tension selon les exigences.
• Circuits électroniques de puissance ; Tous les circuits électroniques de puissance à hautes fréquences intègrent un transformateur à noyau de ferrite. Par exemple, il existe des onduleurs à onde sinusoïdale pure et des onduleurs d'alimentation à découpage.
• Électroménagers ; Quelques appareils ménagers qui utilisent le transformateur en ferrite comprennent les réfrigérateurs, la climatisation, les machines à laver et les téléviseurs. De plus, le transformateur contribue à la suppression du niveau de bruit dans la filtration EMI pendant leur fonctionnement.

(réduction du bruit à l'aide de composants en ferrite).

• Onduleurs CC sans balais ; Les transformateurs en ferrite convertissent un courant alternatif en courant continu ou un courant alternatif en courant alternatif dans des circuits onduleurs CC sans balais.
• Panneaux solaires ; De plus, dans les panneaux solaires et les batteries, les transformateurs augmentent la basse tension continue.
• Véhicules électriques ; Les moteurs et les chargeurs des véhicules électriques utilisent un transformateur à noyau de ferrite.
• Éclairage ; Enfin, les transformateurs en ferrite agissent comme des transformateurs de commande et fournissent la tension requise dans les segments LED.

4. Comment calculer les transformateurs à noyau de ferrite

Tout d'abord, ayez tous les paramètres requis en place. Notre conception ici est une topologie push-pull à prise centrale.

Calculer les virages primaires

3 est le tour principal.

• Calculer les virages secondaires ; La valeur secondaire crête est constante à 310V. Il aide à maintenir une tension de fonctionnement de 13 V à 10,5 V (la plus basse). Un 20V supplémentaire au 310V donne 330V, ce qui est suffisant pour une tension de crête de sortie maximale.
• Déterminer la tension secondaire maximale pour le contrôle de rétroaction PWM ; PMW représente 98 % du cycle de service total. Ainsi, lorsque la batterie est à 10,5 V, 310 V au secondaire, nous utilisons le calcul ; 98 % × 10,5 V =10,29 V. La tension secondaire maximale finale est de 330 V tandis que la tension primaire est de 10,29 V
• Trouvez le rapport de rotation secondaire primaire ; Le rapport est 330:10.29 =32.1
• Le calcul d'un nombre de spires secondaires est obtenu en multipliant les spires primaires (3) et le rapport des tensions nominales (32.1). Maintenant, 32,1 × 3 =96,3 arrondi à 96.
• Calculer le nombre de tours auxiliaires

Vous aurez besoin de l'enroulement auxiliaire pour une mise en œuvre externe. La formule est la suivante ;

5. Comment concevoir des transformateurs en ferrite de différentes topologies

Différentes applications et types de cœurs ont des noms et des topologies différents en fonction de la conception du circuit. Certaines des topologies incluent le flyback, le push-pull, le demi-pont et le type shell. Néanmoins, lors de la conception d'un transformateur en ferrite avec n'importe quelle forme de topologie, tenez compte de la forme, du coût unitaire, de la température, de la taille et de la fréquence optimales. Les points mentionnés doivent maintenir le transformateur en minimisant les pertes de noyau, en fournissant une isolation électrique et en empêchant la saturation du noyau.

La fréquence de fonctionnement et la taille des transformateurs en ferrite dépendent de deux applications principales ; puissance et signal.

(noyaux métalliques ferromagnétiques).

Applications de signal ; le transformateur en ferrite a ici une fréquence élevée allant de l'ordre du mégahertz et est de petite taille.

Applications d'alimentation ; contrairement aux applications signal, les transformateurs sont ici de grande taille et de basses fréquences (gamme – 1kHz à 200kHz)

Étapes

• Avant de commencer le processus de conception de votre transformateur, assurez-vous que vos exigences correspondent à l'application souhaitée. Les exigences du projet peuvent inclure le niveau de courant, la tension de sortie, les fréquences de fonctionnement et la tension d'entrée.
• Deuxièmement, vérifiez les autres paramètres, y compris la température de fonctionnement, le style de montage, l'isolation, l'espacement, les courants de fuite et la taille.
• Ensuite, passez à la sélection du noyau. Vous aurez besoin de bobines pour s'adapter au noyau de votre choix, et elles vous aideront également à monter votre produit une fois que vous l'aurez terminé.
• Quatrièmement, en utilisant les formules sous le sous-titre "comment calculer les transformateurs à noyau de ferrite", calculez les pertes de puissance, le nombre de tours. En outre, vous pouvez calculer d'autres paramètres nécessaires.
• Ensuite, vous devez déterminer la taille du père et le courant de l'enroulement primaire.

La formule est - Courant primaire =puissance de sortie totale + pertes de puissance du transformateur divisées par la tension primaire.

• Ensuite, déterminez le nombre de tours dont l'enroulement secondaire a besoin. Ici, vous vérifierez les fils de votre dessin mécanique. Ensuite, assurez-vous qu'ils s'insèrent dans la zone d'enroulement dans la longueur moyenne des tours, la hauteur et la canette. De plus, ajoutez une certaine isolation entre les enroulements, mais tenez également compte de la hauteur totale de l'enroulement.
• De plus, mesurez la tension chargée et coupez le circuit à travers l'enroulement secondaire pour vérifier votre conception. Encore une fois, utilisez les formules du sous-titre quatre pour calculer la résistance de chaque enroulement. Calculez également la chute de tension transversale sur le même enroulement. Chute de tension =courant × résistance.
• Enfin, terminez en calculant la température requise. L'élévation de température dans les transformateurs en ferrite résulte des pertes de puissance des enroulements et des pertes de puissance du noyau. En fonction de votre application, le calcul doit déterminer une température acceptable.

6. Quelle est la différence entre un transformateur à noyau de ferrite et un transformateur simple ?

Le tableau ci-dessous résume les différences entre un transformateur simple et un transformateur à noyau de ferrite.

(transformateur à bobine de cuivre).

Conclusion

Dans l'ensemble, les transformateurs à noyau de ferrite sont la meilleure option pour les applications haute fréquence car ils ont des performances efficaces. Les transformateurs ont une perméabilité magnétique élevée, une coercivité élevée et ils conduisent une faible puissance électrique. Les applications haute fréquence comprennent l'alimentation à découpage, les filtres antiparasites, les inductances RF (radiofréquence), les transformateurs, etc.

Nous offrons toujours quelques conseils sur la façon d'utiliser ces transformateurs ou d'acheter le bon. Si vous vous réinscrivez, vous pouvez nous contacter et nous serons heureux de vous aider.