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磁性器件中磁芯的选用及设计
[发布时间]:2012年10月15日 [来源]:21ic [点击率]:3391
【导读】: 开关电源中使用的磁性器件较多,其中常用的软磁器件有:作为开关电源核心器件的主变压器(高频功率变压器)、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。不同的器件对材料的性能要求各不相同,如...

脉冲变压器的漏电感 Ls = 4βπN21 lm / h

脉冲变压器的初级励磁电感 Lm = 4μπp Sc N2 / l ×10-9

涡流损耗 Pe = Um d2td lF / 12 N21 Scρ

β为与绕组结构型式有关的系数,lm为绕组线圈的平均匝长,h 为绕组线圈的宽度,N1为初级绕组匝数,l为铁芯的平均磁路长度,Sc为铁芯的截面积,μp为铁芯的脉冲磁导率,ρ 为铁芯材料的电阻率,d为铁芯材料的厚度,F为脉冲重复频率。

从以上公式可以看出,在给定的匝数和铁芯截面积时,脉冲宽度愈大,要求铁芯材料的磁感应强度的变化量ΔB 也越大;在脉冲宽度给定时,提高铁芯材料的磁感应强度变化量ΔB,可以大大减少脉冲变压器铁芯的截面积和磁化绕组的匝数,即可缩小脉冲变压器的体积。要减小脉冲波形前沿的失真,应尽量减小脉冲变压器的漏电感和分布电容,为此需使脉冲变压器的绕组匝数尽可能的少,这就要求使用具有较高脉冲磁导率的材料。为减小顶降,要尽可能的提高初级励磁电感量Lm,这就要求铁芯材料具有较高的脉冲磁导率μp。为减小涡流损耗,应选用电阻率高、厚度尽量薄的软磁带材作为铁芯材料,尤其是对重复频率高、脉冲宽度大的脉冲变压器更是如此。
脉冲变压器对铁芯材料的要求为:

① 高饱和磁感应强度Bs 值;

② 高的脉冲磁导率,能用较小的铁芯尺寸获得足够大的励磁电感;

③ 大功率单极性脉冲变压器要求铁芯具有大的磁感应强度增量ΔB,使用低剩磁感应材料;当采用附加直流偏磁时,要求铁芯具有高矩形比,小矫顽力Hc。

④ 小功率脉冲变压器要求铁芯的起始脉冲磁导率高;

⑤ 损耗小。

铁氧体磁芯的电阻率高、频率范围宽、成本低,在小功率脉冲变压器中应用较多,但其ΔB

和μp 均较低,温度稳定性差,一般用于对顶降和后沿要求不高的场合。

(三). 电感器磁芯

铁芯电感器是一种基本元件,在电路中电感器对于电流的变化具有阻抗的作用, 在电子设备中应用极为广泛。对电感器的主要要求有以下几点:

① 在一定温度下长期工作时,电感器的电感量随时间的变化率应保持最小;

② 在给定工作温度变化范围内,电感量的温度系数应保持在容许限度之内;

③ 电感器的电损耗和磁损耗低;

④ 非线性歧变小;

⑤ 价格低,体积小。

电感元件与电感量L、品质因素Q、铁芯重量W、绕线的直流电阻R 有着密切的关系。

电感L 抗拒交流电流的能力用感抗值ZL来表示: ZL = 2πfL , 频率f 越高,感抗值ZL 越大。

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