10/2/2012 1 BÖLÜM 1: PASIF DEVRE ELEMANLARı 1.5

10/2/2012
BÖLÜM 1: PASIF DEVRE
ELEMANLARı
1.5. Toroidler
1.5. TOROIDLER
Toroidlerin yapısı oldukça basittir, halka şeklinde
manyetik çekirdeklerin RF endüktör ve
transformatörlerde kullanılmak üzere sarılmaları ile
oluşurlar. Genelde demir veya ferit malzemelerden
yapılırlar.
 Toroidsel endüktörlerin Q değerleri oldukça yüksektir.
Çünkü toroid yapımında oldukça yüksek manyetik
geçirgenlikli malzemeler kullanılır. Sözü edildiği gibi
yüksek manyetik geçirgenlikli çekirdekler istenilen
endüktans değerine hava çekirdeklilere göre daha az
sayıda sarımda ulaşabilirler.

1
10/2/2012
1.5. TOROIDLER



Şekil’de aynı endüktans değerine sahip toroidçekirdekli ve hava çekirdekli endüktörlerin sarım
sayıları karşılaştırılmaktadır.
Hava-çekirdekli endüktörde 35 H değerine ulaşmak
için 90 sarım gerekirken, toroid-çekirdekli endüktörde
sadece 8 sarım yeterli olur.
Toroid-çekirdekli endüktörlerde az sayıda sarım
yapılması daha düşük ac direnç anlamına gelir. Bu da
Q değerinin otomatik olarak arttığını gösterir.
1.5. TOROIDLER

Tipik bir hava-çekirdekli endüktörde, manyetik akı çizgileri
Şekil a’ de yer almaktadır. Şekilden de açıkça görüldüğü gibi
endüktörü çevreleyen hava manyetik akı yolunun bir
parçasıdır.
Diğer yandan Şekil b’ de yer alan bir toroid endüktörde
manyetik akı yolu tamamıyla malzemede yer alır.
Dolayısıyla ışıma meydana gelmez.
2
10/2/2012
1.5. TOROIDLER
Çekirdek Karakteristikleri:
Bir manyetik çekirdeğin tipik
manyetizasyon eğrisi Şekil ’de verilmiştir.
Şekil basitçe, manyetik alan şiddetine (H)
maruz kalan bir endüktörde (B) manyetik
akı yoğunluğunun oluştuğunu gösterir.
Manyetik akı yoğunluğunun manyetik
alan şiddetine olan oranına malzemenin
manyetik geçirgenliği denir.



B
H
(weber/amper-sarım)
•
Manyetizasyon eğrisi ilk önce lineer olarak yükselir. Bu bölgede iken
malzemenin manyetik geçirgenliğine başlangıç manyetik geçirgenlik
(initial permeability-i) denir.
•
Manyetik akı yoğunluğunun artışı azalan eğimle devam eder ve doyum
noktasına ulaşılır. Hsat doyum noktasıdır, bu noktanın üzerinde manyetik
akı yoğunluğunda (Bsat) bir artış gözlenmez.
1.5. TOROIDLER

Bsat ,çekirdek malzemesinin boyutuna ve şekline göre
değişim gösterir. Çekirdeğin devrenin çalışma
esnasındaki akı yoğunluğu (Bop);
Bop 
Ex10 8
( 4.44 ) fNAe
Bop
:
yoğunluğu
E
:
voltajı
f
:
N
:
Ae
:
ara kesiti
Gauss cinsinden manyetik akı
Volt cindinden maksimum rms
Hz cinsinden frekans
sarım sayısı
cm2 cinsinden çekirdeğin etkin
3
10/2/2012
1.5. TOROIDLER

Manyetik çekirdekteki diğer önemli nokta ise iç
kayıplarıdır. Hava-çekirdekli endüktöre dikkatsizce
yerleştirilen manyetik-çekirdek endüktörün Q değerini
azaltır.
Q
XL
RS
XL= L,
RS : sarmal direnci
Hava ve manyetik çekirdekli toroidlerin eşdeğer devreleri.
1.6. TOROIDSEL ENDÜKTÖR TASARıMı

Lineer bölgede çalışan bit toroidsel endüktör için
endüktans değeri;
L
L
N
i
Ac
le
0.4N 2  i Ac x10 12
le
: H cinsinden endüktans
: sarım sayısı
: başlangıç manyetik geçirgenliği
: cm2 cinsinden çekirdeğin kesit alanı
: cm cinsinden çekirdeğin etkin uzunluğudur.
4
10/2/2012
1.6. TOROIDSEL ENDÜKTÖR TASARıMı

Yapılan hesaplamaları kolaylaştırmak amacıyla
endüktans indeksi diye adlandırılan bir nicelik
tanımlanır.
L  N 2 AL
[nH]
L
N
AL
: nH cinsinden endüktans
: sarım sayısı
: nH/sarım2 biriminde endüktans indeksi
Verilen endüktans değeri için sarım sayısı
N
L
AL
Alçak frekanslarda (100 kHz civarı) , sarmalın Q değeri yaklaşık olarak
54 tür.
5