开关电源中的磁性元件
开关电源工程化实用设计指南
开关电源工程化实用设计指南
开关电源是一种非常重要的电力转换设备,它可以将输入的直流电压转换为输出的交流电压,从而满足各种电子设备的供电需求。开关电源的工程化实用设计是一项涉及到多个领域的技术工作,包括电路设计、磁性元件设计、功率转换器设计、控制器设计和可靠性设计等。下面将介绍开关电源的工程化实用设计指南。
一、电路设计
开关电源的电路设计是整个设计的核心,也是最关键的一步。在电路设计中,需要考虑以下几个方面的因素:
输入和输出电压:开关电源的输入和输出电压需要根据电子设备的实际需求来确定。在输入电压方面,需要考虑到电网电压的波动和噪声等因素,确保开关电源能够稳定工作。在输出电压方面,需要根据电子设备的功率和负载特性来进行设计,确保输出的电压能够满足电子设备的供电需求。
功率容量:开关电源的功率容量需要根据电子设备的功率需求来确定。在确定功率容量时,需要考虑到开关电源的最大负载和可能出现的峰值负载等因素,确保开关电源的功率容量足够且不会出现过载或损坏的情况。
电路拓扑:开关电源的电路拓扑是指其基本电路结构。根据不同的需求,可以选择不同的电路拓扑来进行设计。常用的电路拓扑包括
BUCK型、BOOST型、BUCK-BOOST型等,需要根据实际情况来选择合适的电路拓扑。
控制方式:开关电源的控制方式是指如何控制开关管的导通和关断,以达到稳定输出电压的目的。常用的控制方式包括脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)和电流模式控制等,需要根据实际情况来选择合适的控制方式。
二、磁性元件设计
开关电源中的磁性元件主要包括电感和变压器,它们在功率转换器中起到重要的作用。在磁性元件设计中,需要考虑以下几个方面的因素:
电力电子技术中磁性元器件的新进展
电力电子技术中磁性元器件的新进展
1 前言
电力电子技术的发展,决定于主要的电力电子元器件,例如电子开关元器件,整流元器件和控制元器件。作为配套元器件之一的磁性元器件也对电力电子技术产生不可低估的影响。磁性元器件根据它们的作用,有以下几种:
(1)起电能传送、电压变换和绝缘隔离作用的电源变压器,包括整流变压器、逆变变压器和开关电源变压器等。
(2)起控制开关元器件、脉冲变换和绝缘隔离作用的脉冲变压器、触发变压器和驱动变压器等。
(3)起电参数变换和稳定作用的相数变换变压器,频率变换变压器(铁磁式倍频器和分频器),稳压变压器、稳流变压器和参数变压器等。
(4)起抑制纹波、突变、EMI和噪声的滤波电感器、噪声和尖峰吸收电感器等。
(5)起电流电压信号变换和检测作用的电流互感器、电压互感器和霍尔电流电压检测器等。
有一段时期,这些电力电子技术中的磁性元件被称为特种变压器和特种电感器,从便与电力变压器和电力电感器相区别。后来,由于电力电子技术的发展,使电子技术涵盖了从低到高的频率范围,从小到大的功率范围,成为包括微电子技术,无线电电子技术和电力电子技术的一个整体。因此,把电力电子技术中的磁性元器件和其他电子技术中的磁性元器件归在一起,由于其中变压器占主要地位,都用“电子变压器”作为统一的名称。电力电子技术中的磁性元器件,是电子变压器的一部份。电力电子技术发展对磁性元器件提出的要求,是推动电子变压器发展的动力。电子变压器的发展,也为电力电子技术的发展提供有力的基础。特别是近十年来,磁性元器件所用的软磁材料和磁芯结构的新进展,使其性能有显著的变化,为电力电子技术高频化和小型化起着推动作用,解决了一些关键的难点。
开关电源中磁性元器件概要
开关电源中磁性元器件
几乎所有电源电路中,都离不开磁性元器件 电感器或变压器。例如在输入和输出端采用电感滤除开关波形的谐波;在谐振变换器中用电感与电容产生谐振以获得正弦波电压和电流;在缓冲电路中,用电感限制功率器件电流变化率;在升压式变换器中,储能和传输能量;有时还用电感限制电路的瞬态电流等。而变压器用来将两个系统之间电气隔离,电压或阻抗变换,或产生相位移(3 相 Δ—Y 变换),存储和传输能量(反激变压器),以及电压和电流检测(电压和电流互感器)。可以说磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。
磁性元器件—电感器和变压器与其他电气元件不同,使用者很难采购到符合自己要求的电感和变压器。对于工业产品,应当有一个在规定范围内通用的规范化的参数,这对磁性元件来说是非常困难的。而表征磁性元件的大多数参数(电感量,电压,电流,处理能量,频率,匝比,漏感,损耗)对制造商是无所适从的。相反,具体设计一个磁性元件在满足电气性能条件下,可综合考虑成本,体积,重量和制造的困难程度,在一定的条件下可获得较满意的结果。
由于很难从市场上购得标准的磁性元器件,开关电源设计工作的大部分就是磁性元件的设计。有经验的开关电源设计者深知,开关电源设计的成败在很大程度上取决于磁性元件的正确设计和制作。高频变压器和电感固有的寄生参数,引起电路中各色各样的问题,例如高损耗、必须用缓冲或箝位电路处理的高电压尖峰、多路输出之间交叉调节性能差、输出或输入噪声耦合和占空度范围限制等等,对初步进入开关电源领域的工程师往往感到手足无措。
反激电源的工作原理详解
反激电源的工作原理详解
反激电源(flyback power supply)是一种常见的开关电源拓扑结构,它通过磁性元件(变压器)储存能量并将其传递给负载。以下是反激电源的工作原理的详细解释:
1. 输入电压:反激电源的输入电压通常是交流电源,通过整流电路将交流电转换为直流电。
2. 开关管:反激电源中有一个开关管(通常是MOSFET或BJT),它的作用是控制能量的传输和储存。
3. 控制电路:反激电源中有一个控制电路,它通过对开关管的控制来实现能量的传输和储存。控制电路可以采用各种不同的方式,如PWM(脉宽调制)控制或变频控制。
4. 变压器:反激电源中的关键元件是变压器,它由一个或多个绕组组成。输入绕组连接到开关管和输入电源,输出绕组连接到负载。变压器通过磁耦合将能量从输入绕组传输到输出绕组。
5. 储能:当开关管导通时,输入绕组的电流开始增加,同时储存能量。当开关管断开时,输入绕组的电流停止增加,并且能量通过变压器传递到输出绕组。
6. 整流和滤波:输出绕组的交流电压通过整流电路转换为直流电压,并通过滤波电路去除纹波。这样就得到了稳定的直流电压,可以供给负载使用。
总结起来,反激电源的工作原理是通过控制开关管的导通和断开,使得能量在变压器中储存和传递,最终得到稳定的直流电压输出。这种拓扑结构具有成本低、效率高的优点,因此在许多应用中得到广泛应用。
磁性开关电气符号和图形
磁性开关电气符号和图形
电气中的磁性开关符号如图所示:
磁性开关意思就是通过磁铁来感应的,这个“磁”就是磁铁,磁铁也有好几种,市场上面常用的磁铁有橡胶磁、永磁铁氧体、烧结钕铁硼等。开关就是干簧管了。
干簧管是干式舌簧管的简称,是一种有触点的无源电子开关元件,具有结构简单,体积小便于控制等优点,其外壳一般是一根密封的玻璃管,管中装有两个铁质的弹性簧片电板,还灌有惰性气体。平时,玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。
当有磁性物质靠近玻璃管时,在磁场磁力线的作用下,管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触,簧片就会吸合在一起,使结点所接的电路连通。外磁力消失后,两个簧片由于本身的弹性而分开,线路也就断开了。
因此,作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件,干簧管可以作为传感器用,用于计数,限位等等(在安防系统中主要用于门磁、窗磁的制作),同时还被广泛使用于各种通信设备中。在实际运用中,通常用永久磁铁控制这两根金属片的接通与否,所以又被称为“磁控管”。
扩展资料
磁性开关的作用:
磁性接近开关是接近开关的一种,接近开关是传感器家族中众多种类中的一个,它是利用电磁工作原理,用先进的工艺制成的,是一种位置传感器。它能通过传感器与物体之间的位置关系变化,将非电量或电磁量转化为所希望的电信号,从而达到控制或测量的目的。
磁性接近开关能以细小的开关体积达到最大的检测距离。它能检测磁性物体(一般为永久磁铁),然后产生触发开关信号输出。
由于磁场能通过很多非磁性物,所以此触发过程并不一定需要把目标物体直接靠近磁性接近开关的感应面,而是通过磁性导体(如铁)把磁场传送至远距离。
功率磁性元件广泛用于电力电子装置中
功率磁性元件广泛用于电力电子装
置中
随着电子技术的不断进步和发展,功率磁性元件越来越广泛地应用于电力电子装置中。功率磁性元件具有非常重要的功能,可以充分发挥电子设备的效率和性能,是提高整个电子系统性能和可靠性的关键技术之一。下面我们将详细探讨功率磁性元件在电力电子装置中的应用和作用。
1. 什么是功率磁性元件?
功率磁性元件是一类能够存储和传递高能物理能量的元件,主要由线圈和铁芯构成。这类元件广泛应用于各种电子系统中,如变压器、电感器、滤波器等。功率磁性元件的工作原理就是利用线圈中的电流产生的磁场,在铁芯中形成磁通,从而储存电能并进行传递。其主要特点是储能量大、失能量小,储能速度快,传输效率高等。
2.功率磁性元件在电力电子装置中的应用
功率磁性元件在电力电子装置中的应用非常广泛,其主要功能是滤波、隔离、电压调节和直流变换等。下面我们将从几个方面详细介绍功率磁性元件在电力电子装置中的应用。
2.1 电源变换器中的应用
功率磁性元件在电源变换器中的作用主要是对输入电源进行隔离和变换,从而获得所需要的电压、电流形式。例如,
PWM变换器可以采用电感器作为电压输入平滑器、输出滤波器,从而实现电压、电流的自定形式控制。
2.2 电力变压器中的作用
电力变压器是功率磁性元件在电力电子装置中最为常见的一种应用,主要用于低压变高压、高压变低压以及隔离等方面,常见的应用有变频调速、电热除湿等。同时,很多电力电子装置中都需要进行大功率直流变压和交流电压互转,这时就需要使用功率磁性元件来完成。
2.3 电子滤波器中的应用
功率磁性元件在电子滤波器中的作用是通过对电流和电压进行整流、放大和滤波等操作,从而获得需要的电压和电流波形。利用电子滤波器,可以去掉干扰信号,保证系统的稳定性。
开关电源的输入emi 差模电感磁芯材料
开关电源的输入EMI差模电感磁芯材料
引言
开关电源是一种常见的电源应用,其设计和使用中需要考虑电磁干扰(EMI)的问题。差模电感是开关电源中重要的组成部分,其磁芯材料的选择对EMI性能有着重要的影响。本文将深入探讨开关电源的输入EMI差模电感磁芯材料的选择与应用。
差模电感的作用
差模电感是开关电源中的滤波元件,主要作用有: 1. 过滤高频噪声:差模电感可以阻隔高频噪声,提高开关电源的抗干扰能力。 2. 平滑输出电流:差模电感能够减小开关电源输出的纹波电流,提高电源的稳定性和效率。
差模电感的结构和特点
差模电感一般由磁芯、线圈和外壳组成。其结构特点包括: 1. 磁芯材料:磁芯材料是差模电感的核心组成部分,决定了其电磁性能。 2. 线圈:线圈是差模电感的导电元件,同时也是差模电感电感值的决定因素。 3. 外壳:外壳对差模电感的屏蔽性能和机械强度有着重要影响。
磁芯材料的选择
不同的磁芯材料具有不同的磁性能和电磁性能,对差模电感的EMI性能有着直接的影响。常见的磁芯材料包括: 1. 铁氧体(Ferrite):铁氧体是一种性能稳定、价格相对便宜的磁芯材料。在高频范围内的磁导率较低,适用于高频开关电源的差模电感。 2. 铁氟龙氧体(Powder Iron):铁氟龙氧体磁芯具有较高的饱和磁感应强度和磁导率,适用于高功率开关电源的差模电感。 3. 磁性不锈钢(MPP):磁性不锈钢磁芯具有较高的饱和磁感应强度和磁导率,同时具有良好的磁滞特性和稳定的温度性能,适用于高性能开关电源的差模电感。
磁芯材料的性能参数
开关电源磁性元件理论及设计
阅读感受
而书后的磁元件设计数据附录,更是为读者在实际操作中提供了宝贵的参考。 这些数据都是经过大量实验验证得出的结果,具有极高的参考价值。对于我们这 些初学者来说,这些数据就像是一盏明灯,照亮了我们前进的道路。
阅读感受
读完这本书后,我深感自己在开关电源磁性元件的理论和设计方面有了很大 的提升。不仅对磁性元件有了更加深入的了解,还学到了很多实用的设计技巧和 经验。我相信,这本书不仅会对我今后的学习和工作产生深远的影响,也会对整 个电子工程领域的发展产生积极的影响。
目录分析
本章节主要于磁性元件的优化与改进。首先介绍了磁性元件优化设计的基本 原则和方法,随后重点讨论了新型磁性材料、先进制造工艺在提升磁性元件性能 方面的作用。还对磁性元件的可靠性设计进行了深入探讨,以提高其在恶劣环境 下的稳定运行能力。
目录分析
该部分主要涉及磁性元件的实验与测试技术。通过实际实验数据的分析和比 对,验证了理论分析的正确性和设计的有效性。同时,该章节还对实验过程中可 能出现的误差来源进行了深入剖析,以提高实验结果的准确性和可靠性。还介绍 了磁性元件性能测试的相关标准和方法,为评估和优化磁性元件提供了依据。
精彩摘录
“磁性元件的理论基础主要涉及到电磁学的基本原理,包括磁场、电感和电 流之间的关系等。这些原理为我们提供了理解和设计磁性元件的工具。”
精彩摘录
“在设计磁性元件时,我们不仅需要考虑其电气性能,还需要考虑其热性能 和机械性能。这是因为高温和机械应力会对元件的性能产生显著影响。”
开关电源磁性元件磁心选择的计算
开关电源磁性元件磁心选择的计算-AP值法
1前言
开关电源以其体积小,重量轻,效率高,控制灵活可靠等优点成为现代广泛应用的电力变换装置。开关电源磁性元件,如开关变压器和谐振电感等,是开关电源的核心组成部分之一。设计合理、可靠的磁性元件,是设计性能优良的开关电源的基础。所谓合理、可靠的磁性元件,就是在满足元件功能的情况下,能够长期安全工作,温升在允许的范围内,而且体积小,重量轻,材料节省。磁性元件设计的关键,是选取合理的磁心。因为磁性元件的主要部分就是磁心和线圈,一旦磁心确定,线圈也就基本确定了。只有选取了适当的磁心,才能设计出合理、可靠的磁性元件。
选取磁心的算法有多种,如查表法[1]、磁心结构常数法(Y值法)[2]等。而AP 法是理论比较严密,磁心参数查找比较便利的一种方法。
2选择开关电源磁性元件磁心的材料、结构和必备的计算参数
2.1材料
变压器磁心选用高磁导率软磁材料制造,以减少磁滞损耗与磁心体积,提高励磁效率。几种常用磁心材料的磁导率和适用频率范围可以用图1[3]粗略描述。
从图中可以看出,适用于开关电源工作频率段的磁心材料主要有铁氧体、铁粉磁心等。其中,尤以Mn-Zn铁氧体综合特性最好,因此使用最广泛。
2.2铁氧体磁心结构和应用
铁氧体磁心已经形成系列标准结构与尺寸,规格品种繁多,常用的铁氧体磁心结构和形状有EE型、ETD(EC)型、EI型、U型、罐型、环型等,外形结构如图2。1)EE型
特点:窗口大,散热好;结构规则,便于组合使用。缺点是电磁屏蔽性能差、干扰大。
适用:较大功率开关电源变压器、电感,驱动变压器,脉冲变压器;
开关电源中的高频磁元件设计
dΦ e1 N1 dt
有载时,铁心中主
磁通就是由一
e2
N2
dΦ dt
次、二次绕组磁 通势共同产生得 合成磁通。
eσ1
Lσ1
di1 dt
i2 ( i2N2)
31
2
eσ2
Lσ2
d i2 dt
磁滞现象
磁感应强度B 得改变滞 后于磁场强度H 得现象称 为磁滞现象。
7
4、1 磁性材料得概述
磁性材料得基本特性
• 磁感应强度 B (磁通密度)
• 表征磁场中某一点得磁性强弱和方向得矢量 B F IL
方向:左手定则 单位:特斯拉( T)、 高斯(GS),1 GS =10-4 T
8
4、1 磁性材料得概述
eσ1
Lσ1
di0 dt
30
i2 0
++
e2 u20
–– N2
空载时,铁心中
主磁通就是
由一次绕组磁 通势产生得。
4、3 高频变压器设计方法
• 带负载运行情况
i1
+–
2
u1
–
e+–σe11+
1
i2
e+2 –
+ e–2
+
u2
–
Z
一次侧接交流电源,二次
N1
开关电源中的磁性元
未来磁性元件的研究方向
新材料研究
探索新型的磁性材料,如纳米材料、高磁导率材 料等,以提高磁性元件的性能和适应性。
集成化研究
研究磁性元件的集成化技术,实现多功能的集成 和优化,提高开关电源的整体性能。
智能化研究
研究磁性元件的智能化技术,实现自适应调节和 控制,提高开关电源的智能化水平。
THANKS FOR WATCHING
磁性元件的热设计
散热设计
根据磁性元件的工作温度和环境 温度,设计散热结构,如散热片、 风扇等,以降低磁性元件的工作 温度。
热传导设计
利用导热材料和导热结构,将磁 性元件的热量传递到周围环境中, 以降低磁性元件的工作温度。
热对流设计
利用对流换热原理,将磁性元件 的热量通过空气流动传递到环境 中,以降低磁性元件的工作温度。
06
磁性元件的发展趋势与 挑战
磁性元件的发展趋势
高频化
随着电力电子技术的进步,开关电源的工作频率不断提高, 磁性元件需要适应高频环境下的性能要求。
01
小型化
随着电子设备的便携化和轻薄化,磁性 元件需要实现更小体积和更轻重量,同 时保持高效率和高可靠性。
02
03
高效能
为了降低能源消耗和减少环境污染, 磁性元件需要不断提高能效,降低损 耗,提升电源系统的效率。
02
过程控制
开关电源适配器中磁珠的作用
开关电源适配器中磁珠的作用
开关电源适配器中磁珠的作用
开关电源适配器中磁珠的作用当开关电源适配器的开
关频率较高(100KHz及以上)时,在功率开关管导通时,高频变压器一次侧的分布电容和二次输出整流二极管的方
向恢复过程,都会在开关管集电极产生尖峰电流。二次输出整流二极管也会产生反向尖峰电流。尖峰电流可能损坏功率开关管和整流二极管,还会产生开关噪声,增加电磁辐射。
虽然在整流二极管两端并上由阻容元件串联而成的RC吸收电路,能对开关噪声起到一定的抑制作用,但效果仍不理想,况且在电阻上还会造成功率损耗。较好解决的办法是在功率开关管的集电极和二次输出整流电路中串联一只磁珠。
磁珠是近年来应用发展很快的一种抗干扰组件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显着。它是一种超小型的非晶合金磁性材料,其外形呈管状,引线穿心而过并胶合。常见磁珠的外形尺寸有2.5*3mm,2.5*8mm,3*5mm等多种规格。也有表面贴装的形式,但开关电源电路中很少用贴片磁珠,贴片磁珠广泛应用于:PDA、ISDN、ADSL、MP3、CD、DVD、手机、电脑、电视机、数码相机、摄像头、收录机、对讲机、EL 背光驱动、遥控玩具、传真机、激光打印机及电子钟表等通讯
和消费类电子领域。贴片磁珠是由铁氧体材料和导体线圈组成的叠层型独石结构。由于是在高温下烧结而成,因而致密性好、可靠性高。两端的电极由银/镍/焊锡三层构成,可满
足再流焊和波峰焊的要求。
开关电源适配器中使用的磁珠,电感量一般为几至十几微亨。磁珠的直流电阻非常小,一般是0.005~0.01欧姆。通常噪
开关电源中的磁性元件
右手法则
• 右手握住导体,拇指指向电流流动的方向。四指 代表磁力线的方向。
13 AcBel Confidential
开关电源中的磁性元件
Material Characteristics
B
flux density in tesla (1 tesla = 10,000 gauss)
Slope = B/H = permeability Air (relative) = 1 H
Temperature Derating
100 W 5 CFM FORCED AIR COOLING
80 W
NATURAL CONVECTION COOLING
50 W 40 W
0 oC
10 o C
20 o C
30 o C
40 o C
50 o C
60 o C
70 o C
5 AcBel Confidential
magnetic field strength in ampere turns / meter
磁性材料的主要特性 • H = NI/le = 每米的安匝数
– 经典的定义是安培每米(假设只有一匝) – le = 磁路长度
• µ =磁导率,通常是相对于空气( µ空气 = 4π 10-7 H/m )
14 AcBel Confidential
v 0 time i 0 v Current (i)
开关电源中磁元件
59 第二部分 开关电源中磁元件
5 变换器中磁芯的工作要求
在功率变换中,应用了多种磁性元件:如脉冲、功率变压器,交、直流滤波电感,交、直流互感器,EMC 滤波电感以及谐振和缓冲吸收电感等。但就磁芯工作状态主要分为四种,其代表性功率电路—Buck 变换器滤波电感、正激、推挽变压器和磁放大器中磁元件磁芯就属于这四种工作状态.
5.1 Ⅰ类工作状态-Buck 变换器滤波电感磁芯
图5.1(a)所示为输出与输入共地的Buck 变换器的基本电路。输出由R 1和R 2取样,与基准U ref 比较、误差放大,然后与三角波比较,输出PWM 信号,控制功率开关S 的导通时间。假设电路进入稳态,U o 为常数,L 为线性电感。开关S 闭合时,输入电压U i 与输出电压U o 之差加到电感L 上(图5.1(b)),续流二极管D 截止,电感中电流线性增长(图(d)),直至开关打开前,电感存储能量。当开关打开时,电感中电流趋向减少,电感产生一个反向感应电势,试图维持原电流流通方向,迫使二极管D 导通,将电感中的能量传输到输出电容和负载,电感放出能量,电感电流线性下降。电感电流增加量(ΔI =(U i - U o )T on /L )应当等于减少量(U o T of /L ),由此得到U o =T on U i /T =DU i 。
通过改变功率开关的占空度D ,就可以控制每个周期导通期间存储在电感中的能量,从而控制了变换器的输出电压。
图5.1(d)中电感电流斜坡的中心值近似为输出电流I o 。当输出电流下降时,电感电流的变化率没有改变,斜坡的中心值在下降。当直流电流达到变化量的一半时,斜坡的起始端达到零(图5.1(d)中虚线三角波)。
一文读懂开关电源中的共模电感
一文读懂开关电源中的共模电感
1、电感器作为磁性元件的重要组成部分,被广泛应用于电力电子线路中。尤其在电源电路中更是不可或缺的部分。如工业控制设备中的电磁继电器,电力系统之电功计量表(电度表)。开关电源设备输入和输出端的滤波器,电视接收与发射端之调谐器等等均离不开电感器。电感器在电子线路中主要的作用有:储能、滤波、扼流、谐振等。在电源电路中,由于电路处理的均是大电流或高电压的能量传递,故电感器多为“功率型”电感。正是因为功率电感不同于小信号处理电感,在设计时因开关电源的拓扑方式不一样,设计方式也就各有要求,造成设计的困难。当前电源电路中的电感器主要用于滤波、储能、能量传递以及功率因数校正等。电感器设计涵盖了电磁理论,磁性材料以及安规等诸多方面的知识,设计者需对工作情况和相关参数要求(如:电流、电压、频率、温升、材料特性等)有清楚了解以作出最合理的设计。
2、电感器的分类:
电感器以其应用环境、产品结构、形状、用途等可分为不同种类,通常电感器设计是以用途及应用环境作为出发点而开始的。在开关电源中以其用途不同,电感器可分为:
共模滤波电感器(Common Mode Choke)
常模滤波电感器(Normal Mode Choke)
功率因数校正电感(Power Factor Correction - PFC Choke)
交链耦合电感器(Coupler Choke)
储能平波电感(Smooth Choke)
磁放大器线圈(MAG AMP Coil)
共模滤波电感器因要求两线圈具有相同的电感值,相同的阻抗等,故该类电感均采用对称性设计,其形状多为TOROID、UU、ET等形状。
磁性元件知识介绍
磁性元件知识培训
刘德强
磁性元件说明
⏹磁性元件通常由绕组和磁芯构成
⏹主要包括电感器和变压器两大类。
⏹在电路中的作用:储能、滤波、能量转换、电气隔离等
⏹参数:电感量、电压、电流、温度、传输功率、频率、匝数比、漏感、损耗等。
⏹应用领域:开关电源、LED驱动电源、光伏逆变器等.
第一章: 电感器介绍
电感器定义和特点
定义:电感器是一种将电能和磁能相互转化的元器件,将电能转化为磁能存储起来或将存储的磁能转化为电能释放出来.
特点:
1.它具有充放电特性和阻止交流电流通过,允许直流电流通过的能力。
2.电感阻碍电流的变化就是不让电流变化,当电流增加时电感阻碍电流的增加,当电流减小时电感阻碍电流的减小。电感阻碍电流变化过程并不消耗电能,阻碍电流增加时它将电能转化为磁能暂时储存起来,等到电流减小时再将磁能转化为电能释放出来,因此流过电感器的电流不能突变。
3.电感器的感抗与频率、电感量之间成正比。感抗计算公式:Z
=ωL (ω=2πf, f为频率)。
L
电感器在电路中的符号(L)
不含磁芯或铁芯电感器含磁芯或铁芯电感器共模电感
电感器单位:亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (μH)、纳亨(nH).
感值换算关系: 1H=103mH,1mH=103μH, 1μH=103nH
电感器分类
电感器贴片式
按贴装方式分类:
插件式
电感值的表示方法:
1. 直标法:电感器的标称电感量用数字和文字符号直接标在电感体上。
2. 文字符号法:电感器的标称值用数字和文字符号按一定的规律组合标示在电感体上。4R7表示:4.7μH ,330表示330μH.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
安森美半导体 Magnetics in Switched-Mode Power Supplies 开关电源中的磁性元件
Outline 纲要
Block Diagram of a Typical AC-DC Power Supply 一个典型的交流-直流电源的框图 Specification of the Power Supply 电源的技术规格 Key Magnetic Elements in a Power Supply 电源中的关键磁性元件 Review of Magnetic Concepts 磁概念的回顾 Magnetic Materials 磁性材料 Inductors and Transformers 电感和变压器 References 参考文献
Block Diagram of an AC-DC Power Supply 交流-直流电源框图
Input Filter 输入滤波器 Rectifier 整流器 PFC 功率因数
AC Input 交流 输入
Power Stage 原边电源
TransFormer 变压器
Output Circuits 输出电路
DC Outputs (to loads) 直流输出 (至负载)
Specifications (Abbreviated) 技术规格(精简版)
100-Watt Three-Output Power Supply 100瓦3输出电源
Input Voltage: 输入电压: Input Current: 输入电流: Input Harmonics: 输入谐波: Hold-up Time: 保持时间: Inrush Current: 浪涌电流: Outputs: 输出:
OUTPUT VOLTAGE (V) 输出电压(v) 5 3.3 12
90 – 264 Vac, 47-63 Hz 90-264V交流,47-63Hz 2 A maximum. 最大2A。 Meets IEC1000-3-2 A14 for all load conditions. 在所有负载条件下均符合IEC1000-3-2 A14。 20 ms minimum. 最少20ms。 40 A peak at 264 V (cold start) 在264V时40A峰值(冷启动)
OUTPUT CURRENT (A) 输出电流(v) MIN.最小值 MAX.最大值 1.5 10 0.3 5 0.3 3 TOTAL REGULATION 总调整率 2.0% 2.0% 2.0%
RIPPLE (mV pp) 纹波(mV pp) 50 50 100
Specifications (cont’d.) 技术规格(接上)
Efficiency: 效率: Temperature: 温度: 75% minimum at full load, 120 Vac input 120V交流输入,满载时最小75% Operating: See derating curve below 工作温度:见下面的降额曲线
– Storage
储存
100 W
-40 oC to +85 oC -40 oC 至 +85 oC
200 LFM FORCED AIR COOLING
80 W
200LFM强制风冷
NATURAL CONVECTION COOLING 自然对流冷却
50 W 40 W
0 oC
10 oC
20 oC
30 oC
40 oC
50 oC
60 oC
70 oC
Temperature Derating 温度降额
Functional Block Diagram 功能框图
输入滤波器
L 火线 G 大地 N 中线 Power Stage PFC PFC Contro PFC控制l Control Input Filter Rectifier
整流器
PFC
+ Bus Bus ++母线
+ Bus Return + Bus + 母线返回 Return
原边电源
变压器
Xfmr
输出电路
Output Circuits + 12 V, 3 A -
+ Bus + 母线
+ 5 V, 10 A PWM Control PWM
Control PWM控制
+ Bus Return + Bus BUS返回 Return
+ 3.3 V, 5 A Mag Mag Amp Amp Reset 磁放大器复位 Reset
Transformer 变压器
Xfmr
变压器
CR2 CR3 C5
L3a + 12 V, 3 A L3b + C6 5 V, 10 A -
+ Bus + 母线
CR4 CR5
Q2
+ Bus Return + 母线返回
In forward converters, as in most topologies, the transformer simply transmits energy from primary to secondary, with no intent of energy storage. 在正激变换器中,如同在大多数拓扑结构中一样,变压器只是简单的将 能量从初级传递到次级而不储存能量。 Core area must support the flux, and window area must accommodate the current. => Area product. 磁心截面积必须满足磁通量,窗口面积必须与电流相适应。=>AP值。
Output Circuits 输出电路
Popular configuration for these voltages---two secondaries, with a lower voltage output derived from the 5 V output using a mag amp postregulator. 输出电压的典型配置——两个次 级,带有一个由5V输出进行磁放 大器后调整导出的较低的电压输 出。
CR2 From 12 V secondary 来自12V次级 From 5 V secondary 来自15V次级 SR1 CR8 CR7 Mag Mag Amp Amp Reset 磁放大器复位 Reset CR3 CR4 CR5 CR6
L3a + C5 L3b + C6 L4 + C7 3.3 V, 5 A 5 V, 10 A 12 V, 3 A -
Feedback to primary PWM is usually from the 5 V output, leaving the +12 V output quasi-regulated. 至初级PWM的反馈通常来自5V输出,而+12V输出为准稳压输出。