Ferrita o polvo de hierro? ¿Cómo puedo saber de qué está hecho un núcleo desconocido?

La mayoría de las veces cuando necesito un pequeño inductor, trato de encontrar el núcleo necesario en mi caja de basura. Dependiendo de lo que esté tratando de construir (RF, potencia, ...), un núcleo de ferrita o un núcleo de polvo de hierro podría ser la mejor opción.

Por completitud, ...

• Las ferritas magnéticamente blandas, como se usan para las aplicaciones actuales de RF o de potencia, son partículas sinterizadas de, principalmente, composiciones de MnZn o NiZn. ( Sección de Wikipedia sobre cómo se hacen )

• Los núcleos de polvo de hierro se producen pegando pequeñas partículas de hierro juntas usando resina epoxi u otro pegamento polimérico. Los he visto casi exclusivamente como toroides. Las principales aplicaciones parecen ser filtros de entrada de frecuencia de red y etapas PFC (intensificación) a frecuencias bajas a moderadas, no tanto transformadores SMPS. Una gran ventaja parece ser el hecho de que puedes construir toroides con un espacio de aire distribuido a lo largo de todo el anillo.

Soy consciente de que existen muchos tipos diferentes de ferrita y polvo de hierro ( y puede ser interesante probarlos también ), y las diferencias son importantes, pero digamos que solo estoy pirateando un circuito de prueba de concepto y no No se preocupe por las pérdidas exactas o las propiedades de saturación.

Aún así, quiero evitar errores realmente graves, como el uso de polvo de hierro cuando construyo un balun de antena. En otro momento, un núcleo de polvo de hierro puede ser correcto y un núcleo de ferrita puede ser una mala idea.

Para empezar, centrémonos en los toroides simples de diferentes tamaños, porque así es como se ven la mayoría de los núcleos de polvo de hierro.

¿Existe una prueba fácil y algo confiable que le indique si su núcleo está hecho de ferrita o polvo de hierro?

¿Como enrollar diez o veinte vueltas de cable en el núcleo, aplicando cuidadosamente un voltaje rectangular (ciclo de trabajo bajo, a través de un MOSFET de potencia, usando un diodo de rueda libre) a este inductor y observando el punto de saturación en la corriente del inductor?

¿O probar el inductor con un barrido sinusoidal de hasta unos 10s de MHz en un circuito apropiado?

Además, ¿a veces puedes decirlo solo por inspección visual? Por ejemplo, ¿ estos códigos de color también los usan otros fabricantes?

No se puede ver por inspección visual, eso es seguro porque algunos de ellos están lacados / pintados e incluso aquellos que no son todos tienden a verse de color gris oscuro. Lo que está preguntando es realmente difícil de comprender porque hay muchas características que se ven iguales entre dos ferritas en una frecuencia pero son muy diferentes en otra. Si todavía está interesado, intentaré decir lo que haría (lo que realmente haría es tirar a la basura todas mis ferritas sin caja / sin marcar y comprar un poco más).

Consideraría enrollar (digamos) 5 vueltas igualmente espaciadas y colocar la bobina en un circuito para ver cuál era su inductancia, tal vez un oscilador colpitts con algunas tapas que se pueden conectar y desconectar. Tal vez incluso haga un filtro de paso de banda y vea dónde resuena si tiene un generador de señal.

El primer tipo de resultado que esto le dirá es la inductancia del núcleo de la herida. Luego, utilizando la relación al cuadrado entre giros e inductancia, puede deducir su "permeabilidad efectiva". Esto debería permitirle reducir el tipo de núcleo a una gama de posibilidades.

Debe evitar las "frecuencias de prueba" significativamente por encima de 100 kHz y preferiblemente más como 10 kHz; esto es para reducir la capacitancia parásita que le da errores.

De acuerdo, hasta ahora, es posible que haya determinado la "permeabilidad efectiva" aproximada del núcleo, PERO hay muchos proveedores con materiales muy diferentes que tendría que leer para tratar de identificar la parte, así que luego consideraría ver cómo La indctancia variaba con la temperatura.

No necesita realizar pruebas en un amplio rango, tal vez solo entre 25 ° C y 50 ° C le daría una oportunidad decente para tratar de descubrir la ferrita. Use la idea del oscilador / filtro mencionada anteriormente y una temperatura controlada: casi con certeza la inductancia aumentará con la temperatura, aunque hay un pequeño porcentaje que se mantendrá estable o disminuirá, pero esto le dará otra característica reveladora de la ferrita.

Así que ahora tiene una permeabilidad efectiva y alguna idea de cómo se ve su característica de temperatura. El escaneo a través de los sitios web de varios proveedores podría reducir la ferrita a unos cinco o diez tipos.

Será un proceso largo de esta manera y es posible que nunca descubras qué es lo que hay en tu caja de basura. Supongo que si su permeabilidad efectiva es baja, es probable que sea muy estable a la temperatura (es decir, buena para filtros de hasta (1MHz)) o podría tener pérdidas muy bajas de hasta más de 50MHz. La prueba de temperatura que indicó que casi no hubo cambios en la inductancia a 25 ° C podría indicarle que es un material como el 3D3 de Ferroxcube:

También se muestra el 3C90 para comparación. 3D3 tiene una curva plana de inductancia / permeabilidad contra la temperatura; probablemente cambiando algo como 5% en un cambio de 25ºC alrededor del ambiente. 3C90 probablemente cambia alrededor del 20%. También tiene una permeabilidad mucho mayor. ¡Reconocería estas dos ferritas por sus características!

Creo que definitivamente me he convencido de tirar todas las ferritas irreconocibles en el contenedor.

En pocas palabras: si tiene un circuito objetivo, pruébelo.

EDITAR Además, aquí hay una pregunta / respuesta sobre el intercambio de pila EE que también podría ser útil o provocar algunas otras ideas.