Dławiki z serii SC: małe wymiary, duża odporność środowiskowa i doskonałe parametry

| Technika

Coraz więcej firm motoryzacyjnych decyduje się na zastosowanie w samochodach elektronicznych modułów i urządzeń mających na celu poprawę komfortu prowadzenia czy ogólnie wygody użytkowania pojazdu. Wiąże się to jednak ze zwiększonym zapotrzebowaniem na dodatkową energię elektryczną do ich działania. Jednocześnie konieczne jest minimalizowanie zużycia paliwa, co oznacza, że niezbędne staje się efektywniejsze wykorzystanie tych źródeł zasilania, których używamy obecnie.

Dławiki z serii SC: małe wymiary, duża odporność środowiskowa i doskonałe parametry

Efektywność w praktyce oznacza wysoko sprawną impulsową konwersję mocy. Działające w ten sposób regulatory, sterowniki i zasilacze muszą spełniać surowe wymogi producentów i norm w zakresie kompatybilności elektromagnetycznej, aby nie zakłócać pracy innych urządzeń zamontowanych w pojeździe i być odporne na zaburzenia. Podstawową ochroną w zakresie EMC są dławiki, które tłumią zaburzenia powstające w wyniku działania impulsowych przekształtników energii. Dławiki powinny być skuteczne i jednocześnie małe, przez co materiały użyte do ich wykonania mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia zgodności z normami emisji i odporności EMI i zajmowanej przestrzeni i masy. Z tego powodu prowadzi się wiele prac badawczo-rozwojowych nad rozwojem materiałów do produkcji rdzeni dławików, których celem jest otrzymanie produktów mniejszych, tańszych i, co najważniejsze, bardziej skutecznych.

Efektem takich działań jest materiał 7HT wykorzystywany w dławikach serii SC firmy Kemet i innych produktach wykonywanych na specjalne zamówienie. W porównaniu z poprzednią wersją (5HT) zapewnia on o 40% lepsze tłumienie zaburzeń przy tych samych parametrach – głównie chodzi tu o wymiary. Dławiki oparte na tym materiale działają do 150ºC, co sprawia, że rozwiązanie to idealnie nadaje się do stosowania na przykład w pojazdach, blisko ich silników, bądź w przetwornicach stałoprądowych wysokiej mocy lub przetwornicach stanowiących elementy układów napędowych, gdzie wydziela się dużo ciepła.

Dławiki pracujące w trybie wspólnym i różnicowym

Dławik do takich zastosowań składa się z rdzenia toroidalnego z materiału ferromagnetycznego, na który nawinięte jest uzwojenie. Przepływ prądu generuje pole magnetyczne, a im częstotliwość jest większa, tym straty w rdzeniu są większe. Prądy wysokiej częstotliwości wywołane przełączaniem elementów półprzewodnikowych w przypadku wyższej częstotliwości są silnie tłumione w rdzeniu, a te pochodzące od napięcia sieci jedynie w minimalnym stopniu. Tym samym energia zaburzeń EMI jest przekształcana w ciepło i usuwana z linii zasilającej.

Dławiki różnicowe mają tylko jedno uzwojenie, co sprawia, że rdzeń jest silnie magnesowany przez prąd napięcia sieci o składowej podstawowej (50 Hz), przez co wymagane jest użycie materiału o dużej indukcji nasycenia. Zazwyczaj stosowane są rdzenie ze spiekanego proszku żelaza.

Inaczej wygląda to w dławikach działających w trybie wspólnym. Tam zamiast jednego, nawinięte są dwa uzwojenia w przeciwnych kierunkach, przez co pola magnetyczne pochodzące od nich wzajemnie się znoszą. Stąd taki dławik nazywa się też dławikiem skompensowanym prądowo, bo prąd zasilający, płynąc w jednym uzwojeniu do urządzenia (przewodem fazowym), wraca do sieci przez drugie uzwojenie (przewodem neutralnym). Uzwojenia są nawinięte w przeciwnych kierunkach, ich silne pola magnetyczne pochodzące od prądu zasilającego się znoszą. Oznacza to, że tylko pole magnetyczne pochodzące od zaburzeń EMI generuje pole magnetyczne w rdzeniu i powoduje wzrost ciepła. W takim przypadku rdzeń może być mniejszy, a mimo to skuteczność tłumienia jest duża, bo nie ma potrzeby zapewnienia braku nasycania rdzenia dla prądu sieciowego o składowej podstawowej i dużej wartości.

Większość dławików oferowanych przez firmę Kemet to wersje dwuuzwojeniowe skompensowane prądowo. Idealnie nadają się wszędzie tam, gdzie konieczne jest usuwanie zaburzeń elektromagnetycznych powstających podczas impulsowej konwersji energii. Są też wersje podwójne, gdzie w jednym produkcie mamy dławik 2-uzwojeniowy połączony z 1-uzwojeniowym. Dzięki zastosowaniu materiału 7HT skuteczność tłumiąca znacznie wzrasta, a jednocześnie rozmiar maleje.

Przenikalność magnetyczna materiału ferrytowego

Aby zapewnić skuteczne tłumienie zaburzeń wysokoczęstotliwościowych, istotne jest, aby wybrać materiał dławika zgodnie z pasmem częstotliwości, w jakim chcemy tłumić. W zależności od wartości przenikalności magnetycznej określony materiał ferrytowy będzie skuteczny w pewnym paśmie częstotliwości, a w innym nie. I tak materiały cynkowo-manganowe charakteryzujące się wyższą przenikalnością magnetyczną są skuteczne w niższych częstotliwościach, a ferryty cynkowo-niklowe o niższej przenikalności magnetycznej lepiej sprawdzają się na wyższych zakresach częstotliwości. Warto zajrzeć do karty katalogowej.

Dużą zaletą dławików z rdzeniem ferrytowym wykonanym z materiału 7HT jest możliwość pracy z dużym prądem nawet do 25 A (maksymalna wartość zależy od indukcyjności). Dodatkowo elementy bazujące na tym ferrycie mają wysoką maksymalną temperaturę otoczenia (150°C). Poszczególne wersje różnią się też jakością izolacji między uzwojeniami na rdzeniu i tym samym maksymalnym dopuszczalnym napięciem pracy. Warto też zauważyć, że rozwiązania z rdzeniem wykonanym z materiału 7HT są mniejsze od tych z rdzeniem z 5HT, przez co są bardziej narażone na działanie warunków środowiskowych. W nietypowych aplikacjach warto pamiętać, że dławiki z serii SC firmy Kemet mogą zostać dostosowane do konkretnych potrzeb użytkownika, np. wymagań odporności środowiskowej. Do zastosowań motoryzacyjnych dławiki z tych serii dostępne są wyłącznie w wersji dostosowanej do indywidualnych potrzeb klienta. Aby projekty i koszty prac rozwojowych były przystępne cenowo dla klientów, prace nad indywidualnymi projektami wiążą się z pewnymi warunkami ilościowymi dot. zamówień. Więcej informacji na temat dławików marki KEMET można znaleźć na stronie dystrybutora – tme.eu.

 

TME