铁氧体还是铁粉?我如何判断一个未知的核心是由什么组成的?

电器工程 射频 电感器 铁氧体
2022-01-19 00:04:19

大多数时候,当我需要一个小电感器时,我会尝试在我的垃圾箱中找到必要的磁芯。根据我正在尝试构建的内容(RF、功率、...),铁氧体磁芯或铁粉磁芯可能是更好的选择。

为了完整性,...

  • 用于当今射频或功率应用的软磁铁氧体是主要由 MnZn 或 NiZn 成分组成的烧结颗粒。关于它们是如何制作的维基百科部分

  • 铁粉芯是通过使用环氧树脂或其他聚合物胶将小铁颗粒粘合在一起而生产的。我几乎完全将它们视为环形。主要应用似乎是低频到中频的电源频率输入滤波器和 PFC(升压)级,而不是 SMPS 变压器。一大优势似乎是您可以构建具有沿整个环分布的气隙的环形。

我知道存在许多不同类型的铁氧体和铁粉(测试它们可能也很有趣),并且差异确实很重要,但是假设我只是在破解一些概念验证电路并且不要'不关心确切的损失或饱和特性。

尽管如此,我还是想避免在构建天线巴伦时使用铁粉等非常糟糕的错误。其他时候,铁粉磁芯可能正好,而铁氧体磁芯可能是个坏主意。

让我们首先关注不同尺寸的简单环形线圈,因为这是大多数铁粉芯的外观。

是否有一个简单且可靠的测试可以告诉您您的磁芯是由铁氧体还是铁粉制成的?

就像将 10 或 20 匝导线缠绕在磁芯上,小心地向该电感器施加矩形电压(低占空比,通过功率 MOSFET,使用续流二极管)并查看电感器电流的饱和点?

或者在适当的电路中使用高达 10 兆赫兹的正弦扫描来测试电感器?

此外,您有时可以仅通过目测来判断吗?例如,其他制造商是否也使用这些颜色代码?

1个回答

您无法通过目视检查来判断,这是肯定的,因为其中一些是上漆/上漆的,甚至那些并非全部看起来都是深灰色的。您要问的问题确实很难理解,因为在一个频率下两个铁氧体之间有很多特征看起来相同,但在另一个频率上却大不相同。如果您仍然感兴趣,我会尝试说出我会做什么(我真正要做的是将所有未装箱/未标记的铁氧体扔进垃圾桶并购买更多)。

我会考虑缠绕(比如说)5 个等距的匝,然后将线圈放入电路中,看看它的电感是多少——也许是一个带有几个可以切换进出的电容的 colpitts 振荡器。如果你有一个信号发生器,甚至可以用它制作一个带通滤波器,看看它在哪里共振。

这将告诉您的第一种结果是绕线磁芯的电感。然后使用匝数和电感之间的平方关系,您可以推断出它的“有效磁导率”。这应该使您能够将核心类型缩小到一系列可能性。

您需要避免显着高于 100kHz 的“测试频率”,最好是 10kHz - 这是为了减少寄生电容给您带来的错误。

好的,到目前为止,您可能已经确定了核心的近似“有效渗透率”但是有很多供应商携带截然不同的材料,您必须通读这些材料才能尝试识别零件,所以接下来我会考虑看看如何电感随温度变化。

您不需要在很大的范围内进行测试,也许只需 25ºC 到 50ºC 就可以让您有机会尝试发现铁氧体。使用前面提到的振荡器/滤波器的想法和受控的温度 - 几乎可以肯定,电感会随温度升高,尽管有一小部分会保持稳定或下降,但这将为您提供铁氧体的另一个明显特征。

所以现在你有了有效的渗透性,并且知道它的温度特性是什么样的。浏览各种供应商的网站可能会将铁氧体缩小到五到十种。

这将是一个漫长的过程,您可能永远无法发现垃圾箱中的内容。我想如果你的有效磁导率很低,它可能要么是非常稳定的温度(即适用于高达(例如)1MHz 的滤波器),要么它可能在超过 50MHz 时具有非常低的损耗。表明在 25ºC 范围内电感几乎没有任何变化的温度测试可能会告诉您它的材料类似于 Ferroxcube 的 3D3:-

在此处输入图像描述

还显示了 3C90 用于比较。3D3 具有平坦的电感/磁导率对温度的曲线;在环境温度 25ºC 的变化中,可能会发生 5% 左右的变化。3C90大概变化20%左右。它还具有更高的渗透率。我会从它们的特征中认出这两种铁氧体!

我想我已经说服自己把所有无法辨认的铁氧体都扔进垃圾桶。

底线-如果您有目标电路,请尝试。

编辑此外,是关于 EE 堆栈交换的问题/答案,它也可能有用或引发其他一些想法。