מרכיבים מגנטיים כגון הטרנספורמציות והמחנכים יוצרים את עמוד השדרה של מעגלי כוח מגבר, בין אם במערכות אודיו נאמנות גבוהה או משדרים רדיו- ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ אלמנטים פסיביים אלה לנהל רמות מתח, אותות מסנן, עיצוב, ואפקט חיוני עבור טכנולוגיות מתפתחות.

מאמר זה מספק בדיקה מקיפה של התפקיד של רכיבים מגנטיים במניפסט כוח ומחנכים.זה מכסה עקרונות אלקטרומגנטיים בסיסיים, פרמטרים עיצוב מפתח, בחירות חומריות, וביצועים עסקאות, המציע תובנות מעשיות עבור עיצוב אודיו ו- RF.

יסודות של התאמות מגנטיות

Transformers ו inducators הם רכיבים חשמליים פסיביים המנצלים את הקשר בין חשמל למגנטיות. at the הליבה שלהם (ליטורגית), הם מורכבים אחד או יותר סלילים של פצע נחושת מבודד סביב הליבה המגנטית, אם כי גרסאות של קו אוויר קיימות עבור יישומים מיוחדים.כאשר זרמים נוכחיים דרך סליל, הוא יוצר שדה מגנטי שהחוזק שלו הוא פרופורציונלי למספר של התפנית והתופעה הנוכחית נשלטת על ידי חוק אנמפר.

ב-[[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]]]

הבנת השכור הליבה היא קריטית: כאשר צפיפות השטף המגנטית עולה על נקודת השכור של חומר הליבה, ההיתר טיפות בחדות, והחינוך של צנרת, התנהגות לא ליניארית זו יכולה לעוות אותות במעגלים מגבריים.מהנדסים חייבים לעצב רכיבים מגנטיים לפעול היטב מתחת לשקע, בדרך כלל באמצעות ה-FLT:0B-H עקומת 1 (Hster) לזהות את החומר ליניארי.

Transformers in Power Amplifiers

Transformers מבצעים פונקציות חיוניות רבות במגברי חשמל: התאמה לתפקוד, המרת מתח, בידוד וניתוק אותות.העיצוב שלהם משפיע ישירות על רוחב פס, טיפול בכוח, עיוות הרמוני ודחייה רעש.

עקבו אחרי

העברת כוח מקסימלית מתרחשת כאשר המקור מעכב את העומס שווה את ההימנעות.במני אודיו, צינורות פלט או טרנסיסטורים בדרך כלל יש תנופה פנימית גבוהה, בעוד דוברי קול רם מציגים תנוחה נמוכה (למשל, 4 ⁇ או 8 ⁇ ) מתאם אנטלה עם יחס מתאים של אנטנות (למשל, שלב עם פלט עם plat-a-to-plate) דורש בדרך כלל יחס של קידוד 1 (מתאים) של קידוד (או ⁇ ) עם יחס של אנטר) של אנטר (מתאים עם יחס של אנטר אנטר) של אנטנות מופעלת כוח מתאים של ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (או ⁇ ) עם יחס מתאים תואם אנטר (מתאים עם יחס מתאים תואם אנטנות מופעלת') אנטנות מופעלת') ⁇ ⁇ ⁇ אנטנות ⁇ ⁇ נטה (לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, שלב עם יחס מתאים נטה 2.

שכנוע ושיקום

Transformers צעד מעלה או מטה את המתח כפי שנדרש. ב-Pel-pull אודיו מגבר, למזג העיקרי לעתים קרובות יש ברז מרכזי כדי להתאים את אספקת DC.התפתל המשני מספק את המתח הנכון לעומס.בידוד גאלואני בין ראשוני ומשתף מקטין לולאות קרקע ורעש תפוקה משותף, יתרון קריטי במערכות נאמנות גבוהות וציוד רגיש.

חומרי הליבה והעיצוב

מבחר חומרי הליבה הוא ככל הנראה ההחלטה העיצובית החשובה ביותר עבור ממריצים כוח.חומרים נפוצים כוללים:

  • (FLT:0)Ferrite ליבתים (FLT:1: תרכובות Ceramic של תחמוצת ברזל ומתכות אחרות (למשל, Mn-Zn, Ni-Zn) יש התנגדות גבוהה, מיני הפסדים נוכחיים מונים מונים, מה שהופך אותם אידיאליים עבור יישומים גבוהים (עשרות הרץ עד M).
  • (FLT:0) פלדה ליבסטיה (הושמדה) 1:1: דינים דקים של פלדה חשמלית מוכוונת דגנים ערימה ומורכבת אחד מהשני.הם מציעים צפיפות פלוקס גבוהה (עד 2.0 T) וכדאיות גבוהה בתדרים קו חשמל (50/60 הרץ) ותארי אודיו עד - 20 k.
  • (FLT:0) אבקת ליבת אבקה של ברזל (FLT:1): השלמת חלקיקי ברזל דקים מבודדים ומחוצים יחד.הם מספקים פערים אוויר מבוזרים, וכתוצאה מכך התנגדות נשיקה נמוכה יותר, אך ההתנגדות מעולה לשחיטה.
  • (FLT:0) amorphous ו- nanocrystalline ליבישים 1: מתכתי amorphous ribbons (למשל, Metglas) או חומרים ננוקריסטל מציעים מאוד גבוה והפסדי ליבה נמוכים על פני טווח תדר רחב.הם משמשים יותר ויותר במשנה אודיו ביצועים גבוהים וממריצים מגנטיים.

פרמטרים עיצוב כגון טכניקת רוח (למשל, interleaving, concentric Winding), מד חוט, בידוד וגיאומטריה הליבה (E-core, toroid, EI) כולם משפיעים על ניכוי אינדוקציה, קיבול מבוזר, רוחב פס. Leakage inductance פועל כסדרה המגבילה את התגובה גבוהה, בעוד interwinding יוצר קפיצות נשימה של אפקטים אלה.

מחנכים ב-Power Amplifiers

אינדוקטורים במגברי חשמל משרתים בעיקר לסנן, לאחסון אנרגיה, וכוונון.היכולת שלהם להתנגד לשינויים עתידיים הנוכחיים הופכת אותם חיוניים לאספקת חשמל חלקה, לעצב תגובה בתדר, ודכא רעש.

סוגים של אינדוקטורים והשימושים שלהם

  • (FLT:0) מחנכים של Air-core (FLT:1: לא הליבה המגנטית, כך שיש להם אינדוקציה נמוכה בתור ואפס הפסדים הליבה.הם משמשים במעגלים גבוהים שבהם ההפסדים הליבה היו שולטים (למשל, מעגלי מיכל RF) וכאשר הליניאריות היא רבת (למשל צלבים).
  • (FLT:0)Ferrite-core InductorsFearLT:1; Common in Comp-mode power Supply, filter אודיו ו- RF ננקטת. Ferrite מספק יכולת גבוהה, צמצום מספר התפנית והגודל הפיזי.
  • (FLT:0) מחנכים (כולל פלדה סיליקון מלוטש) 1FLT: בשימוש במסננים קו חשמל וחנקי חנוק כבדים שבהם יש צורך בהשכלה גבוהה בתדרים נמוכים.
  • (FLT:0) אבקתMolypermalloy (MPP) ו- Sendust ליבתים של ההרחבה:1: חומרים בעלי יכולת גבוהה אשר שומרים על אינדוקציות יציבות תחת הטיה DC. הם פופולריים בפילטרים לדגמי Class-D בשל אובדן ליבה נמוך ומאפיינים מצוינים של DC.

פילטרים וחיסכון באנרגיה

באספקת כוח ליניארית, מסנן חנוק (מעודכן ואחריו קיבול) חלק את המתח DC המחודש.ה inductor מתנגד שינויים בהווה, צמצום הקרע.לשלבים מגבר כוח, מרתיעים את הפולשים בשלב זה (chokes) מבודדים את המגבר מרעש אספקת החשמל.

ברשתות צולבות אודיו, מחנכים משלבים עם קיבולים כדי ליצור פאס גבוה, נמוך, או מסננים פאס קבוצתיים כי תדרים מתאימים ישירות לכל נהג (woofer, Tweeter) כאן, לינאריות ועיוות מינימלי הם מכריעים; מחנכים אוויריים לעתים קרובות מועדפים למרות הגודל הגדול שלהם כי הם לא מציגים עיוות הקשור הליבה.

תכונות מגנטיות וביצועים

התכונות המגנטיות של חומר הליבה מגדירות את הגבולות התפעוליים של הרכיב: יעילות, תגובה תדירות, טיפול בכוח ועיוות. פרמטרים מרכזיים כוללים יכולת, צפיפות פלוקס של שטף, פלוקסיית שאריות, קורקטיביות, ומנגנוני האובדן של היסטריה וזרמים דביקים.

אחריות ואומץ

(החומר) מציין כמה בקלות חומר תומך בשטף מגנטי.היתר גבוה מאפשר גודל ליבה קטן יותר עבור אינדוקציה נתונה כי הליבה מתמקדת השדה המגנטי.עם זאת, חומרים בעלי יכולת גבוהה נשטבים 3 עד 3, 000 נמוך יחסית של שיניים, אם הסעיף החצוי הוא קטן מדי.

אובדן Core

הפסדים Core מורכבים אובדן היסטריה ואובדן הנוכחי של היסטריה. Hysteresis הפסד הוא פרופורציה לאזור של לולאה B-H ואת תדירות החומרים עם לולאות היסטראס צר (למשל, רעד דק הדורש אובדן אווירי) מעוררים הפסדים נמוכים יותר. אדדי זרמים הליבה מושרה על ידי השדה המגנטי המשתנה בתוך חומר הליבה עצמו.

אובדן מוחלט במרכיב המגנטי הוא סכום אובדן הליבה ואובדן נחושת (I2R ברוחות) ניהול הירומל הוא חיוני כי עלייה מופרזת של טמפרטורה יכולה לניתוק בידוד, לשנות תכונות הליבה, ובסופו של דבר לגרום לכישלון.מעצבים לאזן חומר הליבה, מד חוט, וסידור הרוח כדי לעמוד במגבלות תרמיות.

דרישות עבור אודיו ו- RF Amplifiers

עיצוב רכיב מגנטי שונה באופן משמעותי בין אודיו (20 Hz kHz) ו- RF (בדרך כלל > 100 kHz) יישומים מגבר.

עבור (FLT:0) אדמירל בינוניים (FLT:1), הדגש הוא על עיוות נמוך, רוחב פס רחב, ונאמנות גבוהה.המיר חייב להיות דליפות נמוכה ניכויים כדי לשמור על תגובה גבוהה קידוד, אך ירידה נמוכה יותר של קיבולת הפחתת כמות של סיליקון (Ricial Reph) היא למנוע ריצוף גבוה יותר של 2 ליטרים).

עבור ההרחבה FLT:0RF amplifiersFLT:1, את השינויים להתמקד כדי להפחית את ההפסדים הליבה ואת התגובה parasitic. Ferrite ליבות עם פוטנציאל גבוה אבל אובדן נמוך בתדירות התפעולית (למשל, Ni-Zn ferlitz עבור 1 מ"הרץ) הם טיפוסיים. Transmission lineators (Guanella orroff) יכול להשיג רוחב פסים (למשל, לעתים קרובות) עם תאים גמישים).

בשני התחומים, כלי סימולציה ממוחשבים (למשל, ניתוח אלמנט סופי) מסייעים לחזות קיבול מבוזר, ניכוי אינדוקציה, ושקע הליבה, המאפשרת כוונון וירטואלי לפני בנייה פיזית.

התקדמות בחומרים מגנטיים

ההתפתחויות האחרונות בחומרים מגנטיים שיפרו באופן משמעותי את הביצועים של מגנטים מגבר כוח (Amorphous ו nanocrystalline מתכות מציעים שילוב אטרקטיבי של צפיפות פלוקס גבוהה (1.2-1.6 T), יכולת גבוהה (10,000 עד 100,000), והפסדי ליבה נמוכים מאוד (במיוחד בתדרים של 1–100 kHz) חומרים אלה נפוצים כעת בתפוקה אודיו גבוהה, שבו הם להפחית את גודלם נמוך יותר של 61 מעלות צלזיוס (Z) כמו ירידה נמוכה יותר ויותר) כמו תדרים מתקדמים (Z) ו-pn) כמו תדרים מתקדמים יותר, כמו קרינת רוחב פסים (Z) ו-R) נמוך יותר, במיוחד בתדרים נמוכים יותר, כמו קרינת רוחב פסים נמוכים יותר, 4.

במעבר עיצובים מגברי PCB (Class D), השימוש במגנטים פלאאר (קוביות ספירלה נרדפות על ליבת PCB) מספק פרופיל נמוך, פרציטיות חוזרות ונשנות, וקלות של ייצור. High-flux-density מורכב ליבות (למשל, Kool Mμ מ מגנטים) מציעים אינדוקגניציה יציבה תחת הטיה גבוהה DC, מה שהופך אותם אידיאליים לפילטרים אלה.

מסקנה

רכיבים מגנטיים – רפורמים ומחנכים – הם היסוד לביצוע של מגברי חשמל, בין אם בתחומים אודיו או RF. תפקידם בהתאמות, המרת מתח, בידוד, סינון, אחסון אנרגיה הם הכרחיים.הבחירה של חומר ליבה, עיצוב גיאומטרי וטכניקה משבשת ישירות את יעילות, עיוות, ובקרת כוח.

לקריאה נוספת, להתייעץ עם ההתייחסויות הסמכותיות הבאות:

  • (ב) [13] ויקיפדיה: TransformerFLT: 1) , סקירה מקיפה של תורת הטרנספורמציה והבנייה.
  • (ב) [ה]הסבר מפורט של אינדוקציונל: [הסבר], חומרי ליבה ויישומים.
  • (FLT:0 Magnetics: Core Design ToolsFLT:1) – מקורות יצרנים כולל נתונים וחומרי עיצוב.
  • (FLT:0)Fair-Rite: Ferrite CoresveFLT:1) - מידע מוצר והערות יישום עבור חומרי ferrite.
  • (ב) ,0)AudioXpressFLT:1 - מאמרים ופרויקטים על עיצוב מגבר אודיו.