第7章 变换器中变压器和电感器的设计.pptVIP

* * 7.3 铁芯的工作状态 7.3.1 第II类工作状态 I N 1、磁感应强度的变化量ΔB=Bm-BR，为使铁芯不饱和，应取Bm ＜BS，即ΔB＜BS-BR，所以铁芯利用率较低。 2、铁芯工作于局部磁滞回线，所包围的面积小，故损耗比 第Ⅰ类工作状态要小， * * 7.3 铁芯的工作状态 7.3.1 第III类工作状态 I N 1、交变磁化分量较小，一般情况ΔB<<Bs-BR，局部磁滞回线所包围的面积较小，故损耗较小。 2、由于含有较大的直流分量，线圈电流最大值Im较大。 3、希望铁芯储能大，即最大储能0.5LIm2大。 * * 7.3 铁芯的工作状态 ？？？ 第三章各种电路中的电感、变压器的铁心工作于何种状态有何规律可循？ * * 高频软磁材料通常有以下要求： 1.磁导率要高； 2.具有较小的矫顽力和狭窄的磁滞回线； 3.为降低铁芯的涡流损耗，铁芯的电阻率要高； 4.较高的饱和磁感应强度。 7.4 常用的高频铁芯软磁材料及其性能 常用于高频变压器、脉冲变压器和滤波电感器的软磁材料包括硅钢片、铁镍合金、非晶态合金、微晶合金、软磁铁氧体以及磁粉芯 。 * * 特点:饱和磁感应强度Bs高，价格低。磁芯的损耗取决于硅钢带的厚度和硅含量。硅钢带越薄，则铁芯损耗越小，但是所造成的铁芯叠片系数Kc越低；硅含量越高，铁芯电阻率越大，则损耗越小。 硅钢片 可按照铁芯的工作频率选择不同型号和不同厚度的硅钢带铁芯。工作频率高，应该选择硅含量高，较薄的硅钢带以减小铁损。一般400Hz选用0.2mm的硅钢带，1kHz选用0.1mm的硅钢带 7.4 常用的高频铁芯软磁材料及其性能 * * 很高的磁导率，极低的矫顽力，磁滞回线接近于矩形。 铁镍软磁合金 虽然坡莫合金具有优良的磁特性，但是由于其电阻率比较低，而磁导率又特别高，很难在很高频率场合应用。同时价格比较昂贵，一般机械应力对磁性能影响显著，通常需要保护壳。坡莫合金在工作环境温度高，要求体积严格的军工产品中获得广泛应用。 7.4 常用的高频铁芯软磁材料及其性能 * * 非晶态软磁合金有钴基非晶态合金，铁基非晶态合金和铁镍基非晶态合金三大类。 非晶态合金和微晶合金 1．钴基非晶态合金 钴基非晶态合金具有高磁导率、低矫顽力、电阻率较大、高频损耗低等特点，适用于高频开关电源和逆变电源中的变压器和互感器的磁芯。工作频率为20～500kHz。 2．铁基非晶态合金 铁基非晶态合金具有很高的磁感应强度，仅次于硅钢片和钴铁合金，但它的铁损和磁导率都优于硅钢片，特别是铁损仅为硅钢片的1/3～1/4。铁基非晶态合金适用于电源变压器的铁芯。该合金的缺点是机械加工性差，在较高温度下性能不稳定。 3．铁镍基非晶态合金 铁镍基非晶态合金的性能介于钴基非晶态与铁基非晶态合金之间。具有较高的饱和磁感应强度和较高的磁导率。主要用于中等磁场强度和中等功率的变压器铁芯。工作频率高于音频的上限频率。 7.4 常用的高频铁芯软磁材料及其性能 * * 软磁铁氧体具有很高的电阻率，涡流损耗小，适合于高频下应用。常用的软磁铁氧体有Mn-Zn、Ni-Zn和Mn-Mg等尖晶石结构的氧化物。 软磁铁氧体 1．应按工作频率选用软磁铁氧体。 工作频率在1MHz以下时，选用Mn-Zn软磁铁氧体； 工作频率在1~300MHz之间时，选用Ni-Zn软磁铁氧体； 工作频率在300MHz以上时选用Ba铁氧体。 2．软磁铁氧体用于频率在1MHz以下的变压器和滤波电感器的磁芯时，应选用具有高μ值的铁氧体。 3．软磁铁氧体用于频率在1MHz以上的变压器和线圈的磁芯时，应选用低损耗和高μ值的铁氧体。 4．若变压器等工作在中等磁场下，且要求小型化，应选用具有高Bs的铁氧体。一般要求Bs＞0.5T。 7.4 常用的高频铁芯软磁材料及其性能 * * 磁粉芯通常将磁性材料极细的粉末和粘结剂的复合混合在一起，通过模压、固化一般形成环状的粉末金属磁芯。由于磁粉芯中存在大量非磁物质，相当于在磁芯中存在许多分布气隙，在磁化时，这些分布气隙中要存储相当大的能量，因此可用这种磁芯作为电感和反激变压器磁芯。但是能量不存储在磁粉芯中高磁导率的金属合金磁料部分。带气隙磁芯特性产生偏斜，即有效磁导率降低。可以通过改变颗粒尺寸、磁性材料与复合材料比例不同，获得不同的有效磁导率。按磁芯的磁导率制造和分类，磁芯有效磁导率范围从15到200。 磁粉芯 7.4 常用的高频铁芯软磁材料及其性能 * * 绝大多数的软磁材料是在交变磁场下工作的。在选用软磁材料时，重要考虑的因素是工作磁通密度、磁导率、损耗大小、工作环境及材料的价格等。钴基非晶和铁基微晶比