페라이트 코어
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1. 개요
페라이트 코어는 전이 금속과 산소의 세라믹 화합물로, 변압기나 전자기 코어에 사용되는 연자성 페라이트와 페라이트 자석에 사용되는 경자성 페라이트로 분류된다. 연자성 페라이트는 망간-아연 페라이트(MnZn)와 니켈-아연 페라이트(NiZn)가 있으며, MnZn은 낮은 주파수에, NiZn은 높은 주파수에 적합하다. 페라이트 코어는 전력 변압기, 신호 변압기, 페라이트 막대 안테나(페라이트 로드 안테나) 등 다양한 응용 분야에 사용되며, 특히 AM 라디오에서 널리 사용되는 페라이트 막대 안테나는 소형 자기 루프 안테나의 일종이다.
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| 페라이트 코어 | |
|---|---|
| 페라이트 코어 | |
 | |
| 종류 | 망간-아연 페라이트 니켈-아연 페라이트 |
| 주요 용도 | 변압기 인덕터 전자기기 |
| 구성 성분 | 산화철 (Fe2O3) 하나 이상의 다른 금속 산화물 (예: 망간, 아연, 니켈) |
| 특징 | |
| 투자율 | 높음 |
| 전기 저항 | 높음 |
| 보자력 | 낮음 |
| 와전류 손실 | 낮음 |
| 온도 특성 | 다소 의존적 |
| 주파수 | 낮은 주파수에서 사용 높은 주파수에서 효율이 감소 |
| 응용 분야 | |
| 변압기 코어 | 전원 공급 장치 변압기 |
| 인덕터 코어 | 초크 코일 필터 |
| 전파 흡수체 | 노이즈 필터 |
| 안테나 | 루프 안테나 바 안테나 |
| 자기 기록 매체 | 자기 테이프 하드 디스크 |
| 기타 | |
| 로마자 표기법 | Peraiteu koŏ |
2. 페라이트의 종류와 특성
페라이트는 크게 연자성 페라이트와 경질 페라이트로 나눌 수 있다. 연자성 페라이트는 보자력이 낮아 자화 방향을 쉽게 바꿀 수 있으며, 비저항이 높아 와전류에 의한 에너지 손실을 줄일 수 있다.
가장 일반적인 연자성 페라이트로는 망간-아연 페라이트(MnZn)와 니켈-아연 페라이트(NiZn)가 있다. MnZn은 NiZn보다 투자율과 포화 수준이 높지만, NiZn은 비저항이 더 높아 1MHz 이상의 고주파 응용에 적합하다. 5MHz를 기준으로 응용 분야에 따라 MnZn 또는 NiZn을 선택하며, 공통 모드 인덕터의 경우에는 70MHz가 기준 주파수이다.[1]
제조업체에서는 최대 사용 주파수와 투자율 사이의 균형을 고려하여 다양한 응용 분야에 맞는 페라이트 재료를 생산한다. 예를 들어, 100kHz 스위칭 전원 공급 장치에는 높은 인덕턴스와 낮은 손실을 가진 페라이트가 사용되는 반면, RF 변압기나 페라이트 로드 안테나에는 고주파 특성이 좋은 페라이트가 사용된다. 전자기 간섭 억제에는 높은 손실과 광대역 특성을 가진 페라이트가 사용된다. 따라서 응용 분야에 맞는 적절한 페라이트 재료를 선택하는 것이 중요하다.[1]
2. 1. 연자성 페라이트
페라이트는 전이 금속과 산소의 세라믹 화합물로, 페리자성체이지만 비전도성이다. 변압기 또는 전자기 코어에 사용되는 페라이트는 산화철과 니켈, 아연, 및/또는 망간 화합물을 포함한다. 이들은 보자력이 낮아 "연자성 페라이트"라고 불린다. 보자력이 높은 경질 페라이트는 페라이트 자석을 만드는 데 사용된다.낮은 보자력은 재료의 자화가 매우 적은 에너지를 소산하면서(히스테리시스 손실) 쉽게 방향을 바꿀 수 있음을 의미한다. 동시에 재료의 높은 비저항은 코어 내의 와전류를 방지하여 또 다른 에너지 손실의 원인이 된다.
가장 일반적인 연자성 페라이트는 다음과 같다.
- 망간-아연 페라이트(MnZn): 니켈-아연 페라이트(NiZn)보다 투자율과 포화 수준이 높다.
- 니켈-아연 페라이트(NiZn): 망간-아연 페라이트(MnZn)보다 비저항이 높아 1MHz 이상의 주파수에 더 적합하다.
2. 1. 1. 망간-아연 페라이트 (MnZn)
망간-아연 페라이트(MnZn, 화학식 MnaZn(1−a)Fe2O4)는 니켈-아연 페라이트(NiZn)보다 투자율과 포화 수준이 더 높다.[1] MnZn 페라이트는 5MHz 미만의 응용 분야에 사용된다.[1]제조업체는 최대 사용 주파수와 μ 값 사이의 절충안을 고려하여 각 하위 그룹 내에서 서로 다른 응용 분야를 위한 포괄적인 범위의 재료를 생산한다.[1] 이는 높은 초기(저주파) 인덕턴스, 더 낮은 인덕턴스와 더 높은 최대 주파수, 또는 간섭 억제 페라이트(광범위한 주파수 범위, 매우 높은 손실 계수(낮은 Q 값))를 제공한다.[1]
100kHz 스위칭 전원 공급 장치(높은 인덕턴스, 낮은 손실, 저주파)에 적합한 페라이트는 RF 변압기 또는 페라이트 로드 안테나(고주파, 낮은 손실, 낮은 인덕턴스)에 적합한 페라이트와 다르며, 전자기 간섭 억제 페라이트(높은 손실, 광대역)와도 다르다. 따라서 응용 분야에 적합한 재료를 선택하는 것이 필수적이다.[1]
2. 1. 2. 니켈-아연 페라이트 (NiZn)
니켈-아연 페라이트(NiZn)는 망간-아연 페라이트(MnZn)보다 더 높은 비저항을 나타내므로 1MHz 이상의 주파수에 더 적합하다. NiZn 페라이트의 화학식은 NiaZn(1−a)Fe2O4이다.[1]5MHz 미만의 응용 분야에는 MnZn 페라이트가 사용되고, 그 이상의 주파수에는 NiZn 페라이트가 일반적으로 선택된다. 예외적으로, 공통 모드 인덕터의 경우 선택 기준 주파수가 70MHz이다.[1]
3. 페라이트 코어의 응용
페라이트 코어는 크기와 동작 주파수에 따라 소형, 고주파 신호 변압기와 대형, 저주파 전력 변압기의 두 가지 주요 용도로 나뉜다. 또한 토로이드형, 쉘형, 원통형 코어와 같이 모양에 따라서도 분류할 수 있다.
3. 1. 전력 변압기용 페라이트 코어
전력 변압기에 사용되는 페라이트 코어는 일반적으로 저주파수 범위(1~200kHz)[2]에서 작동하며 크기가 비교적 크고, 토로이드형, 쉘형 또는 'C', 'D', 'E'자 모양일 수 있다. 이들은 모든 종류의 전자 스위치 장치, 특히 최대 1와트에서 1000와트의 전원 공급 장치에 유용하다. 더욱 견고한 응용 분야는 일반적으로 페라이트 단일 코어의 범위를 벗어나며, 방향성 규소강판 코어가 필요하다.3. 2. 신호 변압기용 페라이트 코어
페라이트 코어는 크기와 동작 주파수에 따라 신호 변압기와 전력 변압기, 두 가지 주요 용도로 나뉜다. 코어는 모양에 따라 토로이드형, 쉘형, 원통형 등으로 분류할 수 있다.신호용 페라이트 코어는 1kHz에서 수 MHz, 때로는 300MHz까지의 다양한 분야에 쓰이며, AM 라디오 및 RFID 태그와 같은 전자 제품에서 주로 사용된다.
4. 페라이트 막대 안테나 (페라이트 로드 안테나)
페라이트 막대 안테나는 소형 자기 루프(SML) 안테나[3][4]의 한 종류로, AM 라디오 방송 대역 트랜지스터 라디오에서 널리 사용된다. 1950년대부터 진공관 라디오에서도 사용되기 시작했다. 초저주파(VLF) 수신기[5]에서도 유용하며, 적절한 페라이트를 사용하면 단파 대역의 대부분에서 좋은 결과를 얻을 수 있다. 페라이트 막대 코어에 와이어 코일을 감은 구조로 되어 있다. 이 코어는 무선 전파의 자기장을 효과적으로 집중시켜[6] 비슷한 크기의 공심 루프 안테나보다 더 강한 신호를 얻을 수 있게 해주지만, 좋은 야외 와이어 안테나로 얻을 수 있는 신호만큼 강력하지는 않다.
"루프스틱 안테나", "페로드", "페라이트 막대 안테나" 등으로 불리며, "페로셉터"[7]는 페라이트 막대 안테나의 오래된 명칭으로, 주로 필립스에서 사용되었다. 페라이트 코어는 "페록스큐브" 막대(2000년에 Yageo가 필립스로부터 인수한 브랜드 이름)라고 불렸다. "페라이트 막대" 또는 "루프스틱"이라고 하면 외부 안테나와 라디오의 첫 번째 동조 회로를 대신하는 코일과 페라이트 조합, 또는 페라이트 코어 자체를 가리키는 경우가 있다.
이러한 방송용 페라이트 막대 안테나는 거의 항상 투자율이 125이다.[8]
4. 1. 구조 및 원리
페라이트 막대 안테나는 소형 자기 루프(SML) 안테나[3][4]의 한 종류로, AM 라디오 방송 대역 트랜지스터 라디오에서 널리 사용된다. 1950년대부터 진공관 라디오에서도 사용되기 시작했다. 초저주파(VLF) 수신기[5]에서도 유용하며, 적절한 페라이트를 사용하면 단파 대역의 대부분에서 좋은 결과를 얻을 수 있다. 페라이트 막대 코어(보통 코일보다 몇 인치 더 길다)에 와이어 코일을 감은 구조로 되어 있다. 이 코어는 무선 전파의 자기장을 효과적으로 집중시켜[6] 비슷한 크기의 공심 루프 안테나보다 더 강한 신호를 얻을 수 있게 해준다.
"루프스틱 안테나", "페로드", "페라이트 막대 안테나" 등으로 불린다. "페로셉터"[7]는 페라이트 막대 안테나의 오래된 명칭으로, 주로 필립스에서 사용되었으며, 페라이트 코어는 "페록스큐브" 막대라고 불렸다. "페라이트 막대" 또는 "루프스틱"이라고 하면 외부 안테나와 라디오의 첫 번째 동조 회로를 대신하는 코일과 페라이트 조합, 또는 페라이트 코어 자체를 가리키는 경우가 있다.
이러한 방송용 페라이트 막대 안테나는 거의 항상 투자율이 125이다.[8]
4. 2. 명칭
"루프스틱 안테나", "페로드", "페라이트 막대 안테나"라고도 불린다. "페로셉터"는[7] 페라이트 막대 안테나의 오래된 명칭으로, 주로 필립스에서 사용되었으며, 페라이트 코어는 "페록스큐브" 막대(2000년에 Yageo가 필립스로부터 인수한 브랜드 이름)라고 불렸다. "페라이트 막대" 또는 "루프스틱"이라고만 하면 외부 안테나와 라디오의 첫 번째 동조 회로를 대신하는 코일과 페라이트 조합, 또는 페라이트 코어 자체(원통형 막대 또는 평평한 페라이트 슬래브)를 가리킬 수 있다.참조
[1]
웹사이트
Learn More Ferrites - Magnetics®
http://www.mag-inc.c[...]
[2]
웹사이트
11kW, 70kHz LLC Converter Design for 98% Efficiency
https://ieeexplore.i[...]
2020-11-01
[3]
웹사이트
page5
http://www.st-andrew[...]
[4]
웹사이트
Very Weak Signal Reception with Small Magnetic Loop Antenna
http://www.lz1aq.sig[...]
[5]
웹사이트
The Creative Science Centre - by Dr Jonathan P. Hare
http://www.creative-[...]
[6]
웹사이트
Ferrite Rod Antenna :: Radio-Electronics.Com
http://www.radio-ele[...]
[7]
간행물
Service manual from Philips Radioplayer: Model BZ456A
[8]
문서
the 1942 club
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