Ферритовое кольцо. Что это

Привет! С вами магазин Electronoff.ua. 

Сегодня мы хотим рассказать о таких штуках, как ферритовые сердечники. Тема, на самом деле, достаточно сложная и глубокая, и мы понимаем, что можем не учесть (а вернее, точно не учтем) все детали в видео, поэтому сразу попросим людей, которые хорошо разбираются в этом, послушать и дополнить или исправить нас в комментариях. Мы, конечно, это приветствуем. 

Практически в любом устройстве, которые вы когда-нибудь могли разбирать, находились вот такие колечки самых разных размеров. Внешне они все очень похожи друг на друга, и отличаются только размером и цветом. Но на самом деле разнообразие ферритовых колец очень большое, они могут кардинально отличаться по характеристикам и быть пригодными для совсем разных задач. Об этом мы и поговорим. 

Итак, где же используются ферритовые сердечники? Чаще всего они используются в:

И для всех этих задач нужны разные типы ферритов. 

Если в общем, то ферриты бывают для слабых магнитных полей, они же сигнальные, и для сильных полей, они же силовые. 

Чем эти типы отличаются?

Начнем с главных характеристик любого феррита. Прежде всего, это материал, из которого сделан феррит. А от этого свойства зависят другие: магнитная проницаемость, максимальная рабочая частота, максимальная индукция насыщения, магнитные потери, и еще достаточно много других. Мы остановимся на первых трех, так как они играют основную роль. Заодно немного поговорим о том, что это вообще значит.

Материал феррита. Вы наверняка замечали, что разные колечки, в блоках питания например или материнских платах, имеют разный цвет. Так вот, красят их не просто, как захочется. Цвет покраски строго регламентируется материалом, из которого кольцо сделано. Оно может быть, собственно, ферритовым, может быть из распыленного железа, из альсифера, и в каждом из этих типов есть еще множество своих марок и подтипов. Распыленное железо и альсифер обладают низкой магнитной проницаемостью, порядка десятков и сотен мю, то есть они слабо поглощают магнитное поле. Это делает невозможным их применение в трансформаторах или для точной передачи сигналов, зато благодаря тому же слабому поглощению они могут пропустить через себя большой ток, пока не наступит насыщение. И поэтому применяются в разных дросселях, для фильтрации и смягчения формы сигнала в силовых линиях.

Кольца, сделанные из феррита (в марках которого, кстати, тоже легко сломать голову), поглощают магнитное поле значительно лучше. Для трансформаторов, где форма сигнала не так важна, как передаваемая мощность, используют компромиссную проницаемость около 2000 мю. Это самая распространенная марка. Такие ферриты обычно просто черные. Но вообще проницаемость может быть вплоть до 10000 мю и больше. Обычно их красят в зеленый цвет. Ферриты такого типа используют для, например, передачи сигналов управления разными логическими элементами. То есть там, где очень важно, чтобы сигнал после феррита был именно таким, как до него, но токи при этом небольшие. Если поставить такой феррит в силовую цепь, он сразу же вберет в себя слишком много магнитной энергии и уйдет в насыщение. Ниче хорошего.

Насыщение, к слову, это когда феррит уже не может вобрать в себя больше магнитного поля. И в этот момент он теряет свои магнитные качества, то есть больше не может передавать это поле куда-то дальше, он просто начинает выбрасывать лишнюю энергию в тепло. На практике это ярче всего видно в трансформаторах - если сердечник насытился, то в первичной обмотке ток может становиться больше и больше, а вот на вторичной обмотке общей энергии уже больше не сможет быть. 

Величина насыщения для конкретных экземпляров колец зависит от их размера. Логично, что чем больше у нас материала, тем больше энергии сможет поглотить каждый его условный кусочек. Еще интересно, что ток насыщения зависит от частоты смены тока. То есть, чем больше частота сигнала в феррите, тем больше энергии он сможет через себя пропустить (уточнение - в своем рабочем диапазоне). Именно поэтому сейчас разработки электроники двигаются в сторону увеличения частоты: например, в высокочастотных схемах (где используются мегагерцы) передача большой энергии может проходить через мааленький ферритик. Для обычных импульсных схем, где частота исчисляется в килогерцах, тот же феррит уже должен быть в несколько раз больше. И этот же принцип действует на обычные сетевые трансформаторы, поэтому они такие огромные. 

Теперь о максимальной рабочей частоте. 

Для каждого феррита существует его максимальная рабочая частота, на которой все его характеристики нормированы. За пределами этого диапазона он начинает работать нестабильно - сильно увеличиваются потери, уменьшается проницаемость и сильно снижается величина индукции насыщения. Подавляющее большинство ферритов хорошо работает на частотах до 80-100 кГц. Причем в теории, с увеличением проницаемости уменьшается максимальная рабочая частота феррита. Это исправляют использованием разных материалов и другими ухищрениями. 

Поэтому, выбирая подходящий феррит для своих целей, стоит убедиться, что он соответствует вашим требованиям. 

Конечно, про ферриты можно рассказывать еще очень много, включая то, какая лучше форма для передачи сигнала, как правильно использовать сердечники, и так далее, но тогда мы совсем не влезем в формат видео. Поэтому надеемся, что вы подчерпнули что-то новое для себя и захотели узнать еще больше.