Elektronik / Elektronik Kaynakları/

Ferit Nüveler Hakkında

Sponsorlu Bağlantılar

Ferit nüveler günümüzde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.Elektroniğin her dalında kendine has özel kullanım metodları olan bu nüveleri ben daha çok anahtarlamalı güç kaynakları(SMPS) yönünden elimden geldiğince size anlatmaya çalışacağım.

Eğer bir yanlışlık veya eksiklik görürseniz iletişim kurmanızı isterimki düzeltebilelim.

Öncelikle bir smps yapmaya kalkan her elektronikçinin ilk aklına gelen soru hangi nüveden hangi gücü alırım olmuştur.İnternette yazılan çizilenlere bakıldığında aynı fiziksel özelliklere sahip nüvelerden çok değişik güçler alındığı görülmüştür , buda bizlerin kafasını oldukça bulandırmaktadır.Nüvemizin kaldırabileceği güç bazı önemli değişkenlere bağlıdır.

Bu değişkenler ise ;

•Nüve “Ac” sı (cm2)
•Nüve “Wa” sı (cm2)
•Bmax ,Çalışılan Manyetik akı değeri (Gauss)
•Fsw , Çalışılan anahtarlama frekansı (Hertz)
•Çalışılan akı yoğunluğu Hava soğutmalı bir trafo için 500 J/mm2 yeterlidir
•Kt ,Çalışılan topolojiye bağlı katsayı ( F-H.Bridge 0,0014 , Flyback 0,00025 , Forward 0,0005 , P.Pull 0,001)
•Pout , nüveden alabileceğimiz güç değeri (Watt)

Yukarıdaki değerleri pratik şekilde formülüze edersek ;

Yukarıdaki formülde görüldüğü gibi olabildiğince yüksek Gauss ve Frekans değerlerinde çalışmayı arzularız , fakat bunları sınırlandıran bazı etmenler mevcuttur.Şimdi bunları inceleyelim ;

Aşağıda vermiş olduğum grafikler piyasada bolca bulunan nüve materyallerine uygun değerlerdedir.(DMR40 , TDK PC40 ,EPCOS N67-N87 ,MAGNETİCS P ,FERROX 3C85 )

Nüvemizi olabildiğince yüksek Gauss değerlerinde çalıştırmayı istiyorduk fakat nüvenin de bunu yaparken doyuma ulaşmaması lazım.Genellikle yapılan hataların çoğu nüveyi aşırı manyetik akıya (Gauss) maruz bırakmak ve nüvenin doyuma giderek mosfetlerden yüksek akım çekmesiyle sonuçlanan arızalar.Bu yüzden nüvelerimizi kesinlikle belirtilen doyum noktasına uzakta çalıştırmak gerekir.Yukarıda verilen tabloda bu değer (Saturation flux density) 25◦C sıcaklıkta 5100 Gauss tur,Bizim kesinlikle bu değere çok yaklaşmamız lazım , nüvemiz çalışırken ısındığında görüldüğü gibi bu değer 100◦C sıcaklıkta 3900Gauss a kadar düşmektedir.Şimdi gelelim biz trafomuzu sararken bu Gauss değerini neye göre saptayabiliyoruz.Yani kaç tur sardığımda hangi Gauss da çalıştığımı nerden bilebilirim.

N: Sarım Sayısı (Tur)
Vin: Girilen Voltaj (Volt)
Fsw: Çalışma Frekansı(Hertz)
Ac: Nüve kesiti (cm2 )
Bmax : Çalışılan Manyetik Akı Yoğunluğu (Gauss)

Özet olarak sarım sayımızı uygun değerde tutup Gauss değerini fazla yükseltmemiz lazım.Ama bu Gauss değerininde Frekans ile oldukça yakın ilişkileri var bu ilişkiyi bozmamak için grafiklere bakmamız gerekecek.

Frekans arttıkça gauss değerinide düşürmemiz gerekecek.Bunu nerden anlıyoruz dersek , Power Loss (mw/cm3 ) diye bir değişkene bakmamız gerekiyor.Bu değişken nüve materyaline bağlıdır , pratik de bu değeri olabildiğince 100mW altında tutmaya gayret etmeliyizki nüve üzerindeki güç kayıpları azalsın güç kaynağımızın verimide artsın.Eğer bu değer yüksek tutulursa verimi %50 seviyelerinde görmek hiçde süpriz olmaz.(Tipik bir G.Kaynağında %80)
Örneğin 100Khz de çalışan bir smps yapacağız.Grafiğe bakarsak 25◦ C sıcaklıkta ,100mW güç kaybını kabul ederek ulaşacağımız Gauss değeri 1000-1500Gauss değerleri olacaktır.Nüvemizi sararken bu değere göre sarmamız gerekecek.

Bu değişkenleri hesaplayarak çeşitli nüve boyutlarına ulaşmak mümkün.Her fiziksel boyutu aynı olan nüvelerin farklı güçleri vermeside yapıldıkları materyale bağlı güç kayıplarına (PowerLoss mW/cm3) , çalışılan Gauss değerine ,Frekans değerine ve sıcaklığa bağlı olarak değişmekte.Ayrıca topolojilerinde büyük önemi var.(Bkz Kt katsayıları ).Bunlar gözönüne alındığında çok kabaca yaklaşımlar elde etmek ve bir başlangıç noktası belirlemek amacı ile aşağıda Forward topolojide nüvelerden alınabilecek yaklaşık güç değerleri verilmiştir.

Makaleme bir örnekle son vermek istiyorum.Elimizde EE20 nüve olduğunu kabul edersek Gauss un 1200G ,Forward topolojide çalıştığımızı , 12Volt girişimiz olduğunu , 100Khz anahtarlama frekansında çalıştığımızı sarılacak tur sayısını ,alınabilecek gücü ;

Forward Katsayısı Kt : 0,0005
Bmax: 1200 Gauss
Vin : 12VDc
Fsw : 100000Hertz

EE20 için;
Wa : 0,75 cm2
Ac : 0,33 cm2
WaAc : 0,75 X 0,33 = 0,24 cm4

Pout:28,8 Watt ( Bu nüveden yukarıdaki şartlar altında alabileceğimiz teorik max güç tür)

Primary e sarılacak tur sayısı ise ;

N : 15,15 tur = 16tur ( Bu nüve üzerine 16 tur sarım yaptığımızda 1200 Gauss değerinde çalışmış olacağız)

Umarım bu bilgiler yararlı olmuş ve pratikte uygulayabilceğiniz hale dönüşmüştür.Hepinize İyi Çalışmalar dilerim.

Sevgi ve Saygılarımla
EMRAH MERCAN (root@emr-systems.net)

  • Mesut

    ldum olası hesap (yani formullu hesap) isini anlamamısımdır ama anlatımiyi en azından artık power supply trafolarından en fazla ne kadar akım cekeriz onu biliyoruz tesekkurler Admin

  • Fatih

    Bu tür yararlı bilgileri paylaşmanız çok güzel devamını bekliyoruz.

  • Güven

    Bu Parçalar gerekli eğer trafodan düşerse:( benim gibi 3 saat fet değiştirip nerede arıza diye düşünürsünüz:D

  • Esra

    hocam merhabalar.güç kaynaklarında kontrol metodlarıyla ilgili bilgiye ihtiyacım var. daha doğrusu arama yapmak için anahtar kelimelere.hiç bir fikrim yok çünkü.ilk defa duydum kontrol metodlarını.acaba hocam pwm den mi bahsetmektedir??bu konuda acil yardıma ihtiyacım var hocam.
    şimdiden teşekkürler..

  • Flatron

    Sayın Esra
    Sorduğunuz sorulara en iyi cevabı tabiki bu makaleyi hazırlayan Emrah Mercan ,Admin ve SMPS konusunda bilgileri olan arkadaşlar cevap vereceklerdir ancak ben şu kadarını söylemek istiyorum ki makale SMPS lerde kullanılan Ferrit nüveleriden en iyi verimi almak için bilinmesi gerekenleri izah ediyor biraz karmaşık çünkü çok fazla değişken var PWM “Pulse-width modulation” ise bu tür devrelerdede kullanılan bir yöntem.Aşağıdaki linkte PWM hakkında bir yazı var(Türkçe)
    http://www.antrak.org.tr/gazete/022007/tolga-tastan.html

    “smps control methods “ google da arattırıldığında aşağıdaki örnek linklerde bu konuya ait pdf dosylar geliyor(İngilizce)

    www.microchip.com.tw/PDF/2006_Autumn/SMPS%20dsPIC%20for%20seminar%20Nov%202006%20.pdf

    www.dieselkraft.net/files/5/5058.pdf

    Kolay gelsin

  • hakan

    Ferit nüveler hakkında bilgi veren kardesim veya abim bilmiyorum yasını ama Allah senden razı olsun. Bilgin daim olsum.

  • zerohead

    arkadaşım bizim nüveler magnetics kool mu meterial al değeri vermiş sadece flux felan yok

    al ye göre nasıl hesaplanıyor veya al neyi ifade ediyor

    bide bu topolojilerin max duty cycle değerlerini yazssan iyi olacak

  • m.akif ruli

    öncelikle oldukça eksik bir konuya yer verdiğiniz için teşekkürler,yazınızda e typ ferrit nüveler ile ilgili hesaplamalr mevçut benim sizden riçam
    U TYP FERRİTLER verdiğiniz formullere göremi hesaplanıyor yoksa başka bir formul varmı.elimde U feritin ölçüler U60 çap 16mm dir,Al value 1KHz/1mT,N=100,AT25C VALUE 2400+30/-20% ,Bmax 100 degC ,16KHz/250 A/m
    power loos 100 degC ,25KHz/200mT. Coil used for AL testing: CFR COİL,N 100,Lo=108.3 uH .

    Mevçut feritimin özellikleri bunlar benim sarmak istediğim trofa ise primer 220VAC SECONDER 5000V.topoloji iki anahtarlı forwart,çalışma frakansım 28KHz,max duty cycle %40 istenilen max güç 200W.

    EMRAH bey çok şey istemiyorsam bu değerlere göre sargı sayılarını trofanın en az ısınaçak şekilde hesapalamanızı rica ediçem.şimdiden teşekkürler.

  • aykut

    EE20 çekirdek için 1200 gauss almışsınız. Bende ee42 var. Aynı gauss değerini alsam olur mu? Nüvenin yapım materyalini tam olarak bilmiyorum. Karaköyden almıştım . ee 42 21 15 boyutlarında. Gösterdiğiniz hespalama ile half bridge topolojiye göre hesapladım primer 55 sarım çıktı.

  • semih

    bende karkas değil halka tipi ferit nüve var ve trafo değil sadece bobin yapmak istiyorum. ancak bobinin sarım sayısı, tel kalınlığı, ferit nüve boyutlarıyla (varsa daha fazlası) bobinin kaç henri olacağının nasıl hesaplandığını bilmiyorum. kısaca bunları açıklayan bir mail atarsan çok mutlu olurum.

  • Ghzzz

    Evet semih arkadaşım gibi benimde bu bilgilere çok ihtiyacım var pasif filtre yapımında kullanacağım yardım ederseniz sevinirim.şimdiden teşekkürler.

  • muhammed

    neden ferit nüveli bobin demişler acaba bir bilginiz varmı

  • ALİ

    nüvelere ac akımı ince sarımdanmı yoksa kalın sarım yerinden mi verilir. Cevabınız için şimdiden teşekkürler.

  • MTT

    Sayın Emrah Bey;
    Öncelikle internette verdiğiniz bilgiler için çok teşekkür ederim.

    Bir sorunum var. bu konuda yardımcı olabilirseniz sevinirim.

    12V DC gerilimi 1000-2000V DC değere çıkartmak istiyorum. Yapılacak cihazı elde taşıyacağım için mümkün olduğunca hafif bir ürün düşünüyorum. Bunun için ferrit nüveyi tercih ettim. Sizin başka öneriniz varsa değerlendirebiliriz. DC gerilimi uygun frekansta AC gerilime çevirip trafoda yükselttikten sonra tekrar DC ye döndereceğim. Bu değerler trafo için uygun değilse giriş veya çıkış değerlerinin bir kısmını gerilim katlayıcılarla yapabilirim. Yani 300’e 1000 V veya 12’ye 500 V trafo işimi görebilir. Bu esnekliğimiz var. Güç olarak 200W civarı düşünüyorum. Bu değerlere yakın değerde trafo yapılabilirmi? Üreten bir firma biliyormusunuz? Ya da hesapları konusunda yardımcı olabilirmisiniz?
    Şimdiden ilginize teşekkür eder çalışmalarınızda başarılar dilerim.