Lõi từ của vòng từ

Vòng từ được cấu tạo từ lõi từ + vỏ nhựa hoặc sơn cách điện. Lõi từ nhằm tăng cường độ từ cảm của nam châm điện, trong khi vỏ nhựa hoặc sơn cách điện có chức năng bảo vệ lõi từ, chống ẩm và tăng cường cách điện.

Các vòng từ được phân loại theo lõi từ dùng chủ yếu gồm: vòng từ ferrite, vòng từ lõi bột sắt, vòng từ sắt - silic - nhôm và vòng từ phi tinh thể.

1. Vòng từ tính ferrite

Cao su ferrit là một loại vật liệu được tạo thành từ việc kết hợp các chất liệu có tính dẫn từ cao với một hoặc nhiều kim loại như magie, kẽm, niken thông qua quá trình nung ở nhiệt độ cao 2000°C. Trong dải tần số thấp, lõi từ tính có giá trị trở kháng cảm ứng rất thấp, không ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu hữu ích trên dây dữ liệu hoặc tín hiệu. Tuy nhiên, ở dải tần số cao, bắt đầu từ khoảng 10 MHz trở lên, trở kháng tăng lên, trong khi thành phần trở kháng cảm vẫn duy trì ở mức rất nhỏ, nhưng thành phần trở kháng điện lại tăng nhanh chóng, tạo thành bộ lọc thông thấp.

Vòng từ tính ferrite chủ yếu bao gồm vòng ferrite niken-cô-dung và vòng ferrite mangan-cô-dung, được chia thành vòng từ tính độ dẫn từ thấp và vòng từ tính độ dẫn từ cao theo độ dẫn từ.

Độ dẫn từ của vật liệu vòng từ ferrite mangan-cô-ba thường trên 1000, được gọi là vòng từ dẫn từ cao. Vòng từ ferrite mangan-cô-ba có độ dẫn từ rất lớn, thường được sử dụng để quấn cuộn cảm chung mode nhằm hạn chế nhiễu truyền dẫn tần số thấp ở đầu vào nguồn điện.

Hệ số độ từ tính của ferrite niken-cô-ba nằm trong khoảng 100-1000, được gọi là vòng dây từ tính thấp. Thông thường được sử dụng cho các loại dây như dây nguồn, dây HDMI, dây USB và nhiều loại dây khác.

2. Cung từ tâm bột sắt

Vòng từ tính lõi bột sắt được cấu tạo từ bột sắt từ carbon và bột sắt từ carbon có nền nhựa, có độ dẫn từ rất thấp. Giữa bột từ tính và vật liệu cách điện có khe khí, thông thường độ dẫn từ nằm trong khoảng 20-100. Chính vì độ dẫn từ của vòng từ tính lõi bột sắt rất thấp nên khó bão hòa khi dòng điện lớn ở chế độ sai mô, do đó thường sử dụng vòng từ tính lõi bột sắt để chế tạo cuộn cảm sai mô. Dải tần số lọc của lõi bột sắt rất thấp, chủ yếu dùng để giảm nhiễu sai mô truyền qua dây nguồn.

3. Cung từ sắt - silic - nhôm

Vòng từ sắt - silic - nhôm là một trong những loại vòng từ được sử dụng phổ biến. Thành phần của nó gồm nhôm, silic và sắt, có mật độ từ thông cực đại BMAX (mật độ từ thông trung bình lớn nhất trên diện tích mặt cắt lõi từ) khá cao. Tổn hao lõi từ của nó thấp hơn nhiều so với lõi từ bột sắt, có từ thông cao, giãn nở từ tính thấp (tiếng ồn thấp), là vật liệu lưu trữ năng lượng chi phí thấp, không bị lão hóa do nhiệt, có thể thay thế lõi từ bột sắt và duy trì hiệu suất ổn định ở nhiệt độ cao.

Đặc điểm chính của lõi từ tính sắt - silic - nhôm là tổn hao thấp hơn so với lõi sắt bột, có đặc tính dòng điện một chiều (DC) tốt, giá thành nằm giữa lõi sắt bột và lõi sắt-niken. Lõi từ tính sắt - silic - nhôm có khả năng từ tính vượt trội, tiêu thụ công suất thấp, mật độ từ thông cao, đồng thời sở hữu độ tin cậy cao nhờ khả năng chịu nhiệt, chống ẩm và chống rung.

Phạm vi độ dẫn từ rộng có thể lựa chọn, là lựa chọn tối ưu cho cuộn cảm chung mode đầu ra của nguồn điện chuyển mạch, cuộn cảm PFC và cuộn cảm cộng hưởng, mang lại tỷ lệ giá trị trên chi phí cao.

4. Cung từ phi tinh thể

Vòng từ tính phi tinh thể là một thiết bị cấu trúc dạng vòng từ tính được làm từ vật liệu phi tinh thể, thường được chế tạo từ hợp kim kim loại có độ dẫn từ cao. Đây là một loại vật liệu đặc biệt với các tính chất từ tính và dẫn điện độc đáo, so với vật liệu từ tính tinh thể truyền thống, nó có cường độ cảm ứng từ bão hòa cao hơn, tổn hao từ do hiện tượng trễ thấp hơn và dải đáp ứng tần số rộng hơn.

Tùy theo vật liệu sử dụng để chế tạo vòng từ phi tinh thể, có thể chia thành các loại như vòng từ phi tinh thể nền sắt, vòng từ phi tinh thể nền coban, v.v. Ngoài ra, còn có thể phân loại theo hình dạng vật liệu sử dụng thành vòng từ dạng bột và vòng từ dạng phô-mê. Hợp kim phi tinh thể còn được gọi là thủy tinh kim loại, là một loại vật liệu phi tinh thể có cấu trúc đặc biệt và thành phần phức tạp, được tạo thành từ nhiều kim loại khác nhau. Trong quá trình sản xuất vòng từ phi tinh thể, các loại bột kim loại khác nhau được nấu chảy trong môi trường chân không, sau đó trộn đều với nhau, rồi làm nguội nhanh để tạo thành hợp kim ở trạng thái phi tinh thể. Cuối cùng, hợp kim phi tinh thể này được định hình thành vòng từ hoặc thanh từ có kích thước cụ thể về chiều dài, chiều rộng và vật liệu.

Vỏ vòng từ phi tinh thể thường làm bằng nhựa, có độ dẫn từ cao hơn so với vật liệu ferrite. Vòng từ phi tinh thể thường được dùng để quấn cuộn cảm chung, nhằm hạn chế nhiễu chung truyền dẫn tần số thấp.