Diseño de inductor: ¿cómo sé qué valor de Bmax y densidad de corriente elegir?

A lo largo de los años, he descubierto que este es el método más confiable para diseñar inductores hechos a mano usando ferritas.

1. Elija un material de núcleo que mejor se adapte a la frecuencia operativa máxima para su aplicación. Muchos materiales de ferrita comunes son buenos para 100 kHz, pero solo unos pocos (como 3F3 de Ferroxcube) siguen siendo bastante eficientes energéticamente para (digamos) 1 MHz. Elige un material central.
2. Tome un despeje en el tamaño del núcleo. Nuevamente, los proveedores principales tendrán todos los parámetros relevantes en sus hojas de datos, así que elija uno que se adapte a sus necesidades.
3. La especificación del tamaño del núcleo (junto con el material del núcleo elegido) le indicará cuántas vueltas se necesitan para una inductancia determinada:$L = N^2\cdot A_L$es la fórmula donde N es el número de vueltas y$A_L$es proporcionado por el tamaño del núcleo/material en la hoja de datos.
4. Usando la corriente máxima y los giros, calcule la fuerza magnetomotriz (MMF) o$F_M$. Esto es simplemente amperios pico multiplicados por N.
5. Convierta esto en fuerza de campo magnético (H) dividiendo MMF por la longitud media del campo magnético ($\ell_e)$. Nuevamente, esto se indicará en la hoja de datos del tamaño del núcleo.
6. Mire la curva BH para el material del núcleo y vea cuánta densidad de flujo (B) produce ese campo H.

Aquí hay un ejemplo producido por Ferroxcube para sus juegos básicos planos E38: -

Resaltado es material 3F3 (porque lo uso) y te dice$A_L$y permeabilidad efectiva ($\mu_e$). También le brinda opciones si decide implementar un espacio de aire (que a menudo se necesita con inductores). A continuación se muestra la curva BH que le indicará qué densidad de flujo obtendrá para un campo H dado: -

Como debería poder ver, operar con un campo H más bajo da resultados más lineales. Si el núcleo comienza a saturarse, la inductancia comienza a caer y obtendrá distorsiones no lineales en sus señales (normalmente no se considera algo bueno).

Por supuesto, su campo H puede ser demasiado grande, por lo que tiene la opción de usar un núcleo más grande (repitiendo los pasos anteriores) o agregar un espacio.

Agregar un espacio significa: -

• La permeabilidad relativa se vuelve aproximadamente$\ell_e/G$. Mayor brecha, menor permeabilidad.
• La inductancia también cae en la misma cantidad
• Se requieren más vueltas para obtener la inductancia original.
• Dado que L es proporcional a$N^2$,$H \times \mu_e$es significativamente menor.

Si la brecha no lo lleva a donde necesita, elija un núcleo más grande y repita lo anterior.