Magnetic Komponen: Pengertian Material dan Desain
Komponen magnetik memainkan peran penting dalam perangkat elektronika daya, memungkinkan kontrol, transfer, dan pengkondisian tenaga listrik. Desainer terus mencari material, topologi, dan proses baru untuk meningkatkan kinerja. Untuk merancang induktor dan transformator secara efektif, penting untuk memahami seluk-beluk bahan magnetik dan teknologi terkait. Pada artikel ini, kita mempelajari dasar-dasar bahan magnetik, klasifikasinya, bahan inti, dan bentuknya.
Bahan Magnetik dan Klasifikasinya
Bahan magnetik mencakup unsur-unsur yang secara alami tertarik pada magnet dan mampu menjadi magnet ketika dimagnetisasi. Lima jenis magnet permanen utama yang digunakan: ferit, alnico, karet fleksibel, dan magnet tanah jarang seperti kobalt dan neodymium. Anehnya, setiap jenis menunjukkan karakteristik yang berbeda.
Memahami klasifikasi bahan magnetik sangat penting. Mereka terbagi dalam dua kategori: bahan yang keras secara magnetis dan bahan yang lunak secara magnetis. Bahan yang keras secara magnetis dapat dimagnetisasi oleh medan magnet yang kuat dan mempertahankan sifat magnetnya tanpa batas. Sebaliknya, bahan yang lunak secara magnetis dapat dengan mudah menjadi magnet tetapi hanya bersifat sementara.
Respon material terhadap medan magnet bervariasi berdasarkan struktur atom, terutama ditentukan oleh jumlah elektron tidak berpasangan di setiap atom. Kebanyakan bahan terbagi dalam salah satu dari tiga kategori: feromagnetik, diamagnetik, atau paramagnetik.
- Bahan feromagnetik, seperti besi, kobalt, dan nikel, memiliki beberapa elektron tidak berpasangan, sehingga menghasilkan medan magnet bersih yang lemah.
- Bahan diamagnetik menolak medan magnet yang diterapkan secara eksternal dan tidak menghasilkan medan magnetnya sendiri.
- Bahan paramagnetik menunjukkan sedikit daya tarik terhadap medan magnet tetapi umumnya dianggap non-magnetik.
Bahan Inti
Pilihan bahan magnetik untuk komponen tertentu bergantung pada fungsi yang dimaksudkan. Memahami klasifikasi yang disebutkan sebelumnya memberikan wawasan tentang berbagai bahan magnetik yang tersedia. Umumnya, inti memerlukan permeabilitas relatif tinggi.
Bahan keras biasanya digunakan untuk magnet permanen, sedangkan bahan lunak digunakan untuk induktor dan transformator.
Bentuk Inti
Pemilihan bentuk inti tergantung pada desain komponen elektronika daya dan material inti yang dipilih. Berbagai bentuk inti tersedia, membuat keputusan menjadi menantang.
Tabel I menawarkan perbandingan berbagai bentuk inti dan karakteristiknya untuk membuat keputusan desain yang tepat.
Dengan memperoleh pemahaman komprehensif tentang bahan magnetik, klasifikasinya, bahan inti, dan bentuk inti, perancang dapat membuat pilihan yang tepat ketika membuat komponen magnetik yang efisien dan fungsional untuk sistem elektronika daya.
Tabel I: Perbandingan Berbagai Bentuk Inti dan Karakteristiknya
- Pot Core: Biaya inti tinggi, biaya penggulungan rendah, biaya gelendong rendah, perakitan sederhana, pembuangan panas yang buruk, pelindung/penyaringan yang sangat baik, fluks kebocoran rendah.
- E Core: Biaya inti rendah, biaya penggulungan rendah, biaya gelendong rendah, perakitan sederhana, pembuangan panas yang sangat baik, pelindung/penyaringan yang buruk, daya transmisi/volume unit yang tinggi.
- EC Core: Biaya inti sedang, biaya penggulungan rendah, biaya gelendong sedang, perakitan sedang, pembuangan panas yang baik, pelindung/penyaringan yang buruk, kaki tengah yang bulat untuk penggulungan yang lebih mudah.
- U Core: Biaya inti tinggi, biaya penggulungan sedang, biaya gelendong tinggi, perakitan sedang, pembuangan panas yang baik, pelindung/penyaringan yang buruk, lebih disukai untuk aplikasi tegangan tinggi.
- Toroids (Ring Cores): Biaya inti sangat rendah, pembuangan panas tinggi, tidak ada biaya kumparan, tidak ada perakitan, pelindung/penyaringan yang baik, lebih disukai pada transformator arus.
- RM Core: Biaya inti sedang, biaya penggulungan rendah, biaya gelendong sedang, perakitan sedang, pembuangan panas yang baik, pelindung/penyaringan yang baik.