مهندسان الکترونیک قدرت که با چالش متعادل کردن اندازه و راندمان در منابع تغذیه حالت سوئیچینگ، سیستم های برق بدون وقفه و ایستگاه های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی دست و پنجه نرم می کنند، ممکن است راه حل خود را در هسته های نانوکریستالی بیابند. این اجزای مغناطیسی پیشرفته که توسط Magnetics Inc. ارائه می شوند، از طریق خواص مغناطیسی استثنایی خود، امکانات طراحی را برای کاربردهای با فرکانس بالا بازتعریف می کنند.

هسته های نانوکریستالی Magnetics به طور خاص برای ترانسفورماتورهای جریان، چوک های حالت مشترک (CMC) و تقویت کننده های مغناطیسی (MagAmp) مهندسی شده اند. این هسته ها ویژگی های برتری از جمله نفوذپذیری بالا، تلفات کم توان و چگالی شار اشباع بالا را نشان می دهند که امکان اندازه کوچکتر اجزا با ظرفیت حمل جریان بیشتر را فراهم می کند. با چگالی شار اشباع 1.25T و محدوده دمای عملیاتی گسترده، چوک های حالت مشترک هسته نانوکریستالی عملکرد پایداری را حتی در شرایط دمای بالا و عدم تعادل جریان حفظ می کنند.

در مقایسه با هسته های فریت سنتی، هسته های نانوکریستالی بهبودهای قابل توجهی را ارائه می دهند:

• محدوده دمایی وسیع تر و امپدانس فرکانس بالا: این ماده خواص مغناطیسی پایداری را در سراسر تغییرات دمایی گسترده تر حفظ می کند در حالی که امپدانس افزایش یافته ای را در فرکانس های بالا نشان می دهد - که برای سرکوب نویز حیاتی است.
• مقاومت الکتریکی بهبود یافته: مقاومت الکتریکی بالا تلفات جریان گردابی را کاهش می دهد و راندمان کلی اجزا را بهبود می بخشد.
• پاسخ فرکانسی و راندمان استثنایی: عملکرد ثابت در سراسر محدوده های فرکانسی گسترده، راندمان عملیاتی بهینه را تضمین می کند.

این مزایا هسته های نانوکریستالی را به ویژه برای موارد زیر مناسب می کند:

• منابع تغذیه حالت سوئیچینگ (SMPS) برای بهبود راندمان و کاهش اندازه
• منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) که عملکرد پایدار را در هنگام قطع برق تضمین می کنند
• اینورترهای خورشیدی که راندمان تبدیل انرژی را افزایش می دهند
• درایوهای فرکانس متغیر برای کنترل دقیق موتور
• فیلترهای EMC برای سرکوب موثر تداخل الکترومغناطیسی
• شارژرهای وسایل نقلیه الکتریکی که امکان شارژ سریع و کارآمد را فراهم می کنند

برای تطبیق با کاربردهای مختلف، Magnetics هسته های نانوکریستالی را در پیکربندی های متعددی از جمله طرح های حلقوی، هسته برش خورده، شیاردار و قطعه قطعه شده ارائه می دهد. هسته ها را می توان به صورت اختیاری در محفظه های بادوام ساخته شده از پلی استر (دارای رتبه <+130°C) یا پلی استر Rynite® (دارای رتبه <+155°C) قرار داد و آنها را برای کاربردهایی که از سیم پیچ های سنگین استفاده می کنند، مناسب می کند.

عملکرد استثنایی هسته های نانوکریستالی در کاربردهای با فرکانس بالا ناشی از ریزساختار منحصر به فرد آنها است. فناوری انجماد سریع، آلیاژهای فلزی را با ساختارهای دانه ای در مقیاس نانو تولید می کند که خواص مغناطیسی نرم برتری را ارائه می دهند. این ریزساختار سه مزیت کلیدی را ارائه می دهد:

• نفوذپذیری بالا: ساختار نانوکریستالی موانع مرز دانه را برای حرکت دامنه مغناطیسی از بین می برد و امکان تمرکز و تقویت شار را آسان تر می کند.
• اجبار کم: لغو میدان های مغناطیسی ناهمسانگرد در داخل ساختار نانوکریستالی، اجبار را کاهش می دهد و در نتیجه تلفات هیسترزیس را کاهش می دهد.
• چگالی شار اشباع بالا: این ماده در برابر میدان های مغناطیسی قوی تر بدون اشباع مقاومت می کند و ظرفیت تحمل توان را افزایش می دهد.

به عنوان اجزای حیاتی برای سرکوب تداخل حالت مشترک در SMPS و درایوهای فرکانس متغیر، چوک های حالت مشترک هسته نانوکریستالی مزایای متمایزی را ارائه می دهند:

• اندازه جمع و جور: نفوذپذیری بالا امکان دستیابی به اندوکتانس مورد نیاز با سیم پیچ های کمتر را فراهم می کند و اندازه اجزا را کاهش می دهد.
• امپدانس بیشتر: امپدانس فرکانس بالا بهبود یافته، تداخل حالت مشترک را به طور موثرتری سرکوب می کند.
• پایداری حرارتی بهبود یافته: خواص مغناطیسی مستقل از دما، عملکرد ثابت را در محیط های با دمای بالا تضمین می کند.

همانطور که فناوری الکترونیک قدرت پیشرفت می کند و عملکرد بالاتری را از اجزای مغناطیسی طلب می کند، هسته های نانوکریستالی آماده هستند تا نقش فزاینده ای حیاتی در کاربردهای با فرکانس بالا، با راندمان بالا و فشرده سازی قدرت و فیلتر ایفا کنند. توسعه آینده احتمالاً بر موارد زیر متمرکز خواهد بود:

• افزایش چگالی شار اشباع از طریق بهینه سازی مواد و فرآیند
• کاهش تلفات از طریق پالایش ریزساختاری
• توسعه مواد نانوکریستالی جدید با نفوذپذیری بهبود یافته، تلفات کمتر و پایداری حرارتی بهتر

هسته های نانوکریستالی نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری اجزای مغناطیسی هستند و راه حل های با کارایی بالا را برای مهندسان الکترونیک قدرت برای کاربردهای فزاینده ای ارائه می دهند. ویژگی های برتر و پیکربندی های همه کاره آنها، آنها را به عنوان عناصر تحول آفرین در سیستم های مدرن تبدیل و تهویه قدرت قرار می دهد.