铁硅铝磁芯BOOST电感的工程设计_电气应用 #51004_

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铁硅铝磁芯BOOST电感的工程设计_电气应用 #51004_

频率 fsw = 150KHz ；交错并联的相数φ = 3 。
2.1 电感量的确定变换器的最大占空比为，
Dmax
= 1 − Vin _ min Vout
------------------------------（1）
各相的最大输入电流为，
Iin
=
Pout Vout ×φ
× 1−
1 Dmax
----------------------（2）
交，此磁芯的有效磁导率为初始磁导率的 62%，说明
Iin 时的电感量减少到 21.06× 62% = 13.06μ H 。
在此时的有效磁导率下，磁芯中的直流磁通密度
为 B = uo × ur × H × 62% -------------------------（7） B = 0.22T = 2200Gs ，远小于 Bs = 10500Gs 。
经过两次迭代计算，可以得到一个较理想的电感量，在整个负载范围内其摆幅不超过 25%。如果经过多次迭代仍然无法达到要求，可以考虑改用更大尺寸及更小初始磁导率的磁芯。
H ac
=
N × KL × Iin l
---------------------------------（13）
Bac = uo × ur × Hac × 76% -------------------------（14）
则 Rdc = 6.82mΩ ， PCU = 0.64W
磁芯的峰值交流磁通密度为
6.82 ×1.235 = 8.423mΩ 。新的铜损耗为 0.793W，新的电感总损耗为 4.085W，此温升为 56.5°C ，与第一次计算的温升 ΔT = 54.3°C 差异不大，可以认为已
经达到了温升平衡。

电感在电路中的应用及常见的磁芯磁环

电感在电路中的应用及常见的磁芯磁环
电感在电路最常见的功能就是与电容一起，组成LC滤波电路。

我们已经知道，电容具有“阻直流，通交流”的本领，而电感则有“通直流，阻交流”的功能。

如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路（如图），那么，交流干扰信号将被电容变成热能消耗掉；变得比较纯净的直流电流通过电感时，其中的交流干扰信号也被变成磁感和热能，频率较高的最容易被电感阻抗，这就可以抑制较高频率的干扰信号。

LC滤波电路
在线路板电源部分的电感一般是由线径非常粗的漆包线环绕在涂有各种颜色的圆形磁芯上。

而且附近一般有几个高大的滤波铝电解电容，这二者组成的就是上述的 LC滤波电路。

另外，线路板还大量采用“蛇行线＋贴片钽电容”来组成LC电路，因为蛇行线在电路板上来回折行，也可以看作一个小电感。

铁粉芯系列
材质有：-2材（红/透明）、-8材（黄/红）、-18材（绿/红）、-26材（黄/白）、-28材（灰/绿）、-33材（灰/黄）、-38材（灰 /黑）、-40材（绿/黄）、-45材（黑色）、-52材（绿/蓝）；尺寸：外径大小从30到400D（注解：外径从7.8mm到102mm）。

铁硅铝系列
主要u值有：60、75、90、125；尺寸：外径大小从3.5mm到77.8mm。

两种产品的规格除了主要的环形外，另有E形，棒形等，还可以根据客户提供的各项参数定做。

它们广泛应用于计算机主机板，计算机电源，电源供应器，手机充电器，灯饰变压调光器，不间断电源（UPS），各种家用电器控制板等。

300uh 30a电感方案

300uh 30a电感方案一、引言电感器作为电子设备中的重要元件，其性能的优劣直接影响到整个系统的稳定性。

在许多应用中，我们都需要用到大感值、大电流的电感器，例如电机驱动、逆变器等。

本文将重点探讨300uh 30a电感器的设计方案，以达到最优性能为目标，结合具体应用场景进行分析。

二、方案设计1. 材料选择首先，我们需要选择适合的磁芯材料。

考虑到300uh 30a的电感器需要具备较高的饱和磁感应强度和大电流处理能力，我们建议采用铁硅铝（FeSiAl）合金作为磁芯材料。

这种材料具有较高的磁导率、较低的损耗和良好的温度稳定性，能够满足大感值、大电流的应用需求。

2. 线圈设计线圈的设计对于电感器的性能至关重要。

在保证足够匝数以获得所需感值的同时，我们还需关注线圈的线径、绝缘层厚度等参数。

对于30a的大电流应用，建议采用粗线径的多层绕组设计，同时考虑采用合适的绝缘材料以增强线圈的电气绝缘性能。

3. 结构与封装结构与封装对于电感器的可靠性和稳定性至关重要。

我们需要确保电感器在高温、潮湿等恶劣环境下仍能保持稳定运行。

建议采用金属或塑封进行封装，以提高电感器的机械强度和耐环境性能。

同时，合理的结构设计能够减小电感器的体积和重量，使其更易于集成到各种电路中。

三、应用场景分析针对300uh 30a电感器的性能特点，其应用场景主要涉及大功率逆变器、电机驱动、UPS电源等领域。

在这些场景中，电感器需要承受较高的电流和电压应力，同时要求具备较小的体积和重量。

通过合理的方案设计，我们可以使电感器在这些场景中发挥出色的性能表现，为整个系统的稳定运行提供有力保障。

四、结论本文对300uh 30a电感器的方案设计进行了深入探讨，从材料选择、线圈设计、结构封装等方面进行了详细分析。

通过合理的方案设计，我们可以使电感器在大功率逆变器、电机驱动等应用场景中发挥出色的性能表现。

在实际应用中，我们还需要根据具体需求进行优化和调整，以满足不同场景下的性能要求。

如何在开关电源设计中选择最合适的高功率电感的磁芯

究竟是磁粉芯好，还是铁粉芯好？相信是许多工程师在进行开关电源方案的设计中经常碰到的疑问。

在高功率电感的磁芯选择问题上，磁芯、粉芯、铁硅铝以及铁氧体中的选择和比较是工程师经常探讨的问题。

市场上高功率电感的磁芯选择还是挺多的，可供选择的电感材料有：铁硅铝（Kool Mµ）、铁粉芯、铁硅（硅钢叠片）、间隙铁氧体、钼坡莫（MPP）和高磁通(High Flux)等。

那么他们究竟有什么特性适合怎么样的应用呢？磁芯材料比较铁硅铝与间隙铁氧体铁硅铝和间隙铁氧体是两种常用的材质，在软饱和方面，间隙铁氧体必须在下降曲线的安全区进行设计。

铁硅铝(Kool Mµ)被设计在受控制的下降曲线范围中，这样就能够提供好的容错特性，特别是在高功率时候。

在磁通量比较方面，假设特定的50％下降设计点，铁硅铝(Kool Mµ)的磁通量是间隙铁氧体的2倍以上, 这使磁芯的尺寸可缩小35％，设计时可以把磁芯的尺寸缩小30%至35%。

软饱和曲线使铁硅铝(Kool Mµ)设计本身具有容错能力，而间隙铁氧体则没有。

铁氧体磁能力随温度变化，而铁硅铝(Kool Mµ)保持相对稳定。

很多铁氧体供应商或者厂家会给出产品在25℃到100℃不同环境下材质的差异。

由于铁硅铝的材质及结构和间隙铁氧体不同，随着温度改变，变化不会很大。

在边缘损耗方面，铁硅铝(Kool Mµ)不会发生边缘损耗，而间隙铁氧体有很大的边缘损耗。

铁芯的间隙部分随着温度的增加损耗会增加。

铁硅铝(Kool Mµ)也有间隙，但是这是均匀的分布式间隙，因为这个形式，在高功率的应用上会更好。

对于尺寸和储能，从铁硅铝(Kool Mµ)与锰锌铁氧体在LI2值比较中可以看出，当尺寸都是55mm的大小，测试铁硅铝用60µ，铁硅铝(Kool Mµ)在体积大小的情况下，储能大概是锰锌铁氧体的2倍多，如表1所示。

BOOST电路设计与仿真

目录一. Boost主电路设计： (3)1.1占空比D计算 (3)1.2临界电感L计算 (3)1.3临界电容C计算（取纹波Vpp<2.2V） (3)1.4输出电阻阻值 (3)二. Boost变换器开环分析 (4)2.1 PSIM仿真 (4)2.2 Matlab仿真频域特性 (6)三. Boost闭环控制设计 (7)3.1闭环控制原理 (7)3.2 补偿网络的设计（使用SISOTOOL确定参数） (8)3.3 计算补偿网络的参数 (9)四．修正后电路PSIM仿真 (10)五．设计体会 (13)Boost变换器性能指标:输入电压：标准直流电压Vin=48V输出电压：直流电压Vo=220V 参考电压Vref=5V输出功率：Pout=5Kw输出电压纹波：Vpp=2.2V Vm=4V电流纹波：0.25A开关频率：fs=100kHz相位裕度：60幅值裕度：10dB一. Boost主电路设计：1.1占空比D计算根据Boost变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D的变化范围。

1.2临界电感L计算选取L>Lc，在此选L=4uH1.3临界电容C计算（取纹波Vpp<2.2V）选取C>Cc，在此选C=100uF1.4输出电阻阻值Boost主电路传递函数Gvd（s）占空比d（t）到输出电压Vo（t）的传递函数为：二. Boost变换器开环分析2.1 PSIM仿真电压仿真波形如下图电压稳定时间大约1.5毫秒，稳定在220V左右电压稳定后的纹波如下图电压稳定后的纹波大约为2.2V电流仿真波形如下图电流稳定时间大约2毫秒，稳定在22A左右电流稳定后的纹波如下图2.2 Matlab仿真频域特性设定参考电压为5V，则，系统的开环传递函数为,其中，由上图可得，Gvd(s)的低频增益为-60dB，截止频率fc=196KHz，相位裕度--84.4，相位裕度过小，高频段是-20dB/dec。

系统不稳定，需要加控制电路调整。

boost 电感设计

PFC 电感计算通常Boost 功率电路的PFC 有三种工作模式：连续、临界连续和断续模式。

控制方式是输入电流跟踪输入电压。

连续模式有峰值电流控制，平均电流控制和滞环控制等。

连续模式的基本关系： 1. 确定输出电压U o输入电网电压一般都有一定的变化范围（U in ±Δ%），为了输入电流很好地跟踪输入电压，Boost 级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值，但因为功率耐压由输出电压决定，输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。

例如，输入电压220V ，50Hz 交流电，变化范围是额定值的20%(Δ=20)，最高峰值电压是220×1.2×1.414=373.45V 。

输出电压可以选择390~410V 。

2. 决定最大输入电流电感应当在最大电流时避免饱和。

最大交流输入电流发生在输入电压最低，同时输出功率最大时ηmin max i o i U P I =(1)其中：o o o I U P =；)%100(min ∆-=in i U U －最低输入电压；η－Boost 级效率，通常在95%以上。

3. 决定工作频率由功率器件，效率和功率等级等因素决定。

例如输出功率1.5kW ，功率管为MOSFET ，开关频率70~100kHz 。

4. 决定最低输入电压峰值时最大占空度因为连续模式Boost 变换器输出U o 与输入U in 关系为)1/(D U U i o -=，所以oimimo p U U U D 2max -=(2)从上式可见，如果U o 选取较低，在最高输入电压峰值时对应的占空度非常小，由于功率开关的开关时间限制（否则降低开关频率），可能输入电流不能跟踪输入电压，造成输入电流的THD 加大。

5. 求需要的电感量为保证电流连续，Boost 电感应当大于 IfD U L p i ∆=maxmin 2 (3)其中：max 22i I k I =∆,k =0.15~0.2。

Boost电路参数的设计电感,电容

2 系统设计2、 1 Boost 升压电感的设计要想设计出性能优良的PFC 电路,除了IC外围电路各元件值选择合理外,还需特别认真选择Boost 升压储能电感器。

它的磁性材料不同,对PFC 电路的性能影响很大,甚至该电感器的接法不同,且会明显地影响电流波形;另外,驱动电路的激励脉冲波形上升沿与下降沿的滞后或振荡,都会影响主功率开关管的最佳工作状态。

当增大输出功率到某个阶段时,还会出现输入电流波形发生畸变甚至出现死区等现象。

因此,在PFC 电路的设计中,合理选择Boost PFC 升压电感器的磁心与绕制电感量就是非常重要的。

电感值的计算以低输入电压Uin(peak) 与对应的最大占空比Dmax时保证电感电流连续为依据,计算公式为:式中Uin(peak)———低输入交流电压对应的正弦峰值电压,VDmax———Uin(peak) 对应的最大占空比ΔI———纹波电流值,A; 计算时,假定为纹波电流的30%fs———开关频率,Hz占空比的计算公式为:若输入交流电压为220 V( 最低输入电压为85 V),输出直流电压为390 V,开关频率为fs =50 kHz,输出功率Po =350 W,则可计算得到Dmax =0、78,纹波电流为1、75 A,从而求得电感值L3 =713 μH,实际电感值取为1 mH。

由于升压电感工作于电流连续模式,需要能通过较大的直流电流而不饱与,并要有一定的电感量,即所选磁性材料应具有一定的直流安匝数。

设计中,升压电感器采用4 块EE55 铁氧体磁心复合而成,其中心柱截面气隙为1、5 mm,Boost 储能电感器的绕组导线并不用常规的多股0、47 mm漆包线卷绕,而就是采用厚度为0、2mm、宽度为33 mm 的薄红铜带叠合,压紧在可插4 块EE55 磁心的塑料骨架上,再接焊锡导线引出,用多层耐高压绝缘胶带扎紧包裹。

去消用薄铜带工艺绕制的Boost 储能电感,对减小高频集肤效应、改善Boost 变换器的开关调制波形、降低磁件温升均起重要作用。

电力电子电路常用磁芯元件的设计

电力电子电路常用磁芯元件的设计一、常用磁性材料的基本知识磁性元件可以说是电力电子电路中关键的元件之一，它对电力电子装置的体积、效率等有重要影响，因此，磁性元件的设计也是电力电子电路系统设计的重要环节。

磁性材料有很多种类，特性各异，不同的应用场合有不同的选择，以下是几种常用的磁性材料。

1．低碳钢低碳钢是一种最常见的磁性材料，这种材料电阻率很低，因此涡流损耗较大，实际应用时常制成硅钢片。

硅钢片是一种合金材料（通常由97%的铁和3%的硅组成），它具有很高的磁导率，并且每一薄片之间相互绝缘，使得材料的涡流损耗显著减小。

磁芯损耗取决于材料的厚度与硅含量，硅含量越高、电阻率越大。

这种材料大多应用于低频场合，工频磁性元件常用这种材料。

2．铁氧体随着工作频率的提高，对磁芯损耗的要求更高，硅钢片由于制造工艺的限制，已经很难满足这种要求，铁氧体就是在这种形势下出现的。

铁氧体是一种暗灰色或者黑色的陶瓷材料。

铁氧体的化合物是MeFe2O4，这里Me代表一种或几种二价的金属元素，例如，锰、锌、镍、钴、铜、铁或镁。

这些化合物在特定的温度范围内表现出良好的磁性能，但是如果超出某个温度值，磁性将失去，这个温度称为居里温度（T c）。

铁氧体材料非常容易磁化，并且具有相当高的电阻率。

这些材料不需要像硅钢片那样分层隔离就能用在高频的应用场合。

高频铁氧体磁性材料主要可分为两大类：锰锌（MnZn）铁氧体材料和镍锌（NiZn）铁氧体材料。

比较而言，NiZn材料的电阻率较高，一般认为在高频应用场合下具有较低的涡流损耗。

但是最近的研究表明，如果颗粒的尺寸足够小而且均匀，在几兆赫兹范围内MnZn材料显示出较NiZn材料更为优越的特性，例如，TDK公司的H7F材料以及MAGNETICS公司的K材料就是采用这种技术，适用于兆赫兹工作频率下工作的新型铁氧体材料。

3．粉芯材料粉芯材料是将一些合金原料研磨成精细的粉末状颗粒，然后在这些颗粒的表面覆盖上一层绝缘物质（它用来控制气隙的尺寸，并且降低涡流损耗），最后这些粉末在高压下形成各种磁芯形状。

高饱和磁感应强度铁硅铝粉芯制备

安徽大学本科毕业论文（设计、创作）题目：高饱和磁感应强度铁硅铝粉芯的制备学生姓名：王郁学号：B51314019院（系）：物理与材料科学学院专业：材料物理入学时间：2013 年9月导师姓名：刘先松职称/学位：教授导师所在单位：物理与材料科学学院完成时间：2017 年5月高饱和磁感应强度铁硅铝粉芯制备摘要21世纪以来，随着电子科技的迅速发展成为一大高新产业。

更加高效节能的电子材料越来越受到大家的重视，成为大家竞相研究的目标。

因为和其他金属磁粉芯相比具有相对低廉的价格优势以及相近的磁特性，铁硅铝粉芯产业的发展愈加迅速，成为了许多产业争相研究的对象，具有很高的热度。

本文就制备铁硅铝粉芯的不同工艺参数及配比对磁性能的影响进行研究，结果表明当包覆剂的使用量控制在整个铁硅铝粉末的2%以内时，铁硅铝粉末具有较高的磁导率和磁感应强度，磁特性良好。

但是当包覆剂的用量接近3%，此时铁硅铝磁粉芯的磁导率开始下降，但磁粉芯的频率特性较好，具有良好的综合磁性能。

且随着粒度的减小，铁硅铝粉芯的磁导率μ降低，而品质因素Q升高.矫顽力H c与比剩余磁化强度σr逐渐增大，比饱和磁化强度σs变化不大，保持稳定。

关键词: 铁硅铝粉芯；高饱和磁感应强度；高能球磨法；绝缘包覆；磁导率Preparation of high saturation magnetic induction rail aluminumparticle coreAbstractSince twenty-first Century, with the rapid development of electronic technology, it has become a big high-tech industry. More and more efficient and energy-saving electronic materials have attracted more and more attention, and become the target of competition. Because compared with other metal powder core has the advantage of low price and similar magnetic properties, more sendust core industry rapidly, has become the object of study to many industries, with a high fever.In this paper, to study the effects of different process parameters for preparation of sendust core and proportion on the magnetic properties, research shows that when the insulation agent is controlled within 2%, sendust core has high permeability, can reach about 130; when the insulation dosage increased to 3%, good frequency characteristic of the magnetic powder core and has excellent comprehensive performance. And with the decrease of particle size, the permeability of iron silicon aluminum core decreases, while the quality factor Q increases. The coercivity H c and the residual magnetization σr increase gradually, and change slightly than the saturation magnetization σs, and remain stable.Keywords: iron silicon aluminum powder core；high-energy ball milling；trip milling；insulation coating；high permeability目录1引言 (4)1.1选题依据与意义 (4)1.2铁硅铝磁粉芯的探究现状与发展趋势 (4)1.3节能化的必然选择 (5)2实验 (5)2.1实验方法 (5)2.2绝缘包覆 (5)2.3压制成型 (6)2.4热处理 (7)3结果与讨论 (7)3.1粉末形貌 (7)3.2粉末静态磁性能 (8)4结论 (9)主要参考文献 (10)致谢 (11)1 引言1.1 选题的依据与意义21世纪以来，随着电子科技的迅速发展并成为一大高新技术产业。

Boost电路参数的设计(电感,电容)

2 系统设计2. 1 Boost 升压电感的设计要想设计出性能优良的PFC 电路，除了IC外围电路各元件值选择合理外，还需特别认真选择Boost 升压储能电感器。

它的磁性材料不同，对PFC 电路的性能影响很大，甚至该电感器的接法不同，且会明显地影响电流波形;另外，驱动电路的激励脉冲波形上升沿与下降沿的滞后或振荡，都会影响主功率开关管的最佳工作状态。

当增大输出功率到某个阶段时，还会出现输入电流波形发生畸变甚至出现死区等现象。

因此，在PFC 电路的设计中，合理选择Boost PFC 升压电感器的磁心与绕制电感量是非常重要的。

电感值的计算以低输入电压Uin(peak) 和对应的最大占空比Dmax时保证电感电流连续为依据，计算公式为：式中Uin(peak)———低输入交流电压对应的正弦峰值电压，VDmax———Uin(peak) 对应的最大占空比ΔI———纹波电流值，A; 计算时，假定为纹波电流的30%fs———开关频率，Hz占空比的计算公式为：若输入交流电压为220 V( 最低输入电压为85 V)，输出直流电压为390 V，开关频率为fs =50 kHz，输出功率Po =350 W，则可计算得到Dmax =0. 78，纹波电流为1. 75 A，从而求得电感值L3 =713 μH，实际电感值取为1 mH。

由于升压电感工作于电流连续模式，需要能通过较大的直流电流而不饱和，并要有一定的电感量，即所选磁性材料应具有一定的直流安匝数。

设计中，升压电感器采用4 块EE55 铁氧体磁心复合而成，其中心柱截面气隙为1. 5 mm，Boost 储能电感器的绕组导线并不用常规的多股0. 47 mm漆包线卷绕，而是采用厚度为0. 2mm、宽度为33 mm 的薄红铜带叠合，压紧在可插4 块EE55 磁心的塑料骨架上，再接焊锡导线引出，用多层耐高压绝缘胶带扎紧包裹。

去消用薄铜带工艺绕制的Boost 储能电感，对减小高频集肤效应、改善Boost 变换器的开关调制波形、降低磁件温升均起重要作用。

Boost升压电路中磁环磁芯测试对比

接下来看看我的测试板，我用单片机输出PWM信号，驱动MOS管。
由ATmega8直接输出9位分辨率的PWM波。晶振用的是16M。这样我们可以得到PWM信号的频率大概是31.25KHz。为了增加对MOS管的驱动能力，增加了TC4427驱动IC。
再上一幅测实板的实物照
好接下来开始我们的测试之旅。测试的负载为6串5并的LED灯板。
绿环双股铜线并绕17圈电感量626.4uH Q值123
黄白环单股铜线绕29圈电感量39.47uH, Q值49.65
这个也是黄白环单股铜线绕多少圈我忘记了。这个是为了和上面那个做对比。电感量262.23uH Q值41.82（铜线的内阻会影响Q值，两个黄白环对比可以看出，绕得越多Q值越小。磁环的材料也会影响Q值，黄白环和绿环对比可看出，绿环绕17圈，黄白环29圈，绿环Q值是123，黄白环Q值49.65其中的影响不仅是导线的影响还有磁性料的影响，绿环和黑环对比也可以看出来。）
先来看看磁环磁芯，手上有绿环，黑环，还有一个我觉得是铁铝硅环（从其它电源上拆下来的）黄白环，EE25磁芯
上图除了拆下的那个黑环（猜测的铁铝硅环）线径是0.6的，其它的都是我用0.9的铜线绕的。先上两个测量图
我找了另一个搞电源的朋友那边弄了点铜线绕的。这个图片是在他那拍的（绕那个EE25磁芯和那个200多uH黄白环电感，为了绕的紧一点，还真辛苦。铜线太粗，力气活。手都勒痛了，不过为了得到数据，值得。呵呵的东西不久，做boost升压恒流电路。测试时发选用不同的磁环对电路的效率等有很大影响。为此找了我手上现有的一些磁环和磁芯。贴上测试图和数据。当然，高手肯定都很熟悉了，我入门不久，很多还要需向大家多多学习。这次测试没有针对某一输出功率做测试，而只是简单的无反馈输出，旨在给大家一个感性的认识而已。相信对新手很有大帮助。

铁硅铝 pfc 电感饱和

铁硅铝 pfc 电感饱和
铁硅铝材料是一种常用于电力电子设备中的磁性材料，它具有高导磁性和低损耗的特点。

在PFC（功率因数校正）电路中，电感起着重要作用，用于平滑直流电压和提高系统的功率因数。

当电感中通过的电流超过其设计值时，电感可能会发生饱和现象。

从材料角度来看，铁硅铝材料通常被用于制造高性能电感，因为它具有良好的导磁性能和低涡流损耗。

这使得电感能够有效地储存能量并限制电流波动。

然而，当电感中的电流超过其额定值时，磁通密度将达到材料的饱和磁化，导致导磁性能急剧下降，从而影响电感的工作性能。

从电路角度来看，PFC电路中的电感用于减小输入电流的谐波含量，从而改善系统的功率因数。

然而，如果PFC电路设计不当或者工作条件发生变化，电感中的电流可能超过设计值，导致电感饱和。

这会导致电感失去对电流的有效限制和滤波作用，进而影响整个PFC电路的性能。

因此，在设计PFC电路时，需要充分考虑电感的额定电流和工作条件，以确保不会发生饱和现象。

此外，还可以通过合理选择材
料、电感参数和保护电路来预防电感饱和，从而保证PFC电路的稳定可靠运行。

基于Boost 变换器的线圈电磁炮储能与发射电路设计

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·20·2019年第24期文章编号：2095－6835（2019）24－0020－02基于Boost变换器的线圈电磁炮储能与发射电路设计周航（武汉理工大学信息工程学院，湖北武汉430070）摘要：基于Boost变换器拓扑结构，结合线圈电磁炮的充放电回路，给出了一种简单可控的低压驱动线圈炮电路设计方案。

将低压电源经Boost变换器升压后，直接接加速线圈再经IGBT到地，简化了线圈电磁炮的充放电回路。

同时Boost变换器输出电压采样反馈给单片机形成闭环控制，单片机PI调节输出相应PWM信号来改变输出电压高低，实现发射距离可控，改变IGBT的通断即可控制发射。

同时电路中加入多重保护措施，使整个设计的安全与可靠性能较高，设计过程软硬结合。

关键词：Boost变换器；IGBT；电磁感应；线圈电磁炮中图分类号：TJ399文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2019.24.0081引言线圈炮是电磁炮的一种，根据磁场相互作用原理产生的洛伦兹力将磁性物体弹射出去。

比较常见的是先给电容充电，然后对加速线圈放电，瞬间产生的大电流会引起铁磁体弹丸感应磁场的产生，与加速线圈产生的磁场相互作用，从而推动弹丸发射。

因其原理相对简单，无论是用作教具，还是电子爱好者DIY、竞赛实物设计都会涉及该线圈电磁炮的制作。

然而，市面及网络上大多数简易电磁炮电路设计的安全性较低，对高电压或高电流没有处理措施。

从相关学科竞赛制作过程中选手选择的方案来看，大部分仅达到成功发射的效果，没有考虑系统整体方案的合理性，比如放电开关用普通机械开关或继电器，导致频繁损坏开关触点，以及采用市电等高压供电方案等。

在保证安全可靠情况下，本设计提供了一种相对简单可行的方法。

2总体方案设计为实现电路安全可靠和简单可行，在低压供电的情况下首先需要先对电压进行升压变换，保证弹丸能够正常弹射到足够距离。

铁硅铝

铁硅铝与铁粉芯的对比

交流电流会产生高频磁场，造成磁芯损耗并导致磁芯变热。这种情况在铁硅铝中会减少，因此电感更有效率，温度更低。铁硅铝的磁芯损耗低于铁粉芯。关于接近零的磁致伸缩问题，铁硅铝非常适用于消除滤波电感中的音频噪音。铁硅铝在制造时没有使用有机粘结剂，因此，没有任何热老化的问题。所有铁硅铝磁芯都能在200 ℃下连续操作，相对的，铁粉芯有磁致伸缩。

(4)压制成型 (5)热处理目的是消除粉末在粉碎和压制成型时的内应力，从而改善磁粉芯的电磁特性；另一个目的是提高磁粉芯的机械强度。

磁导率μ=60的铁硅铝磁粉芯的制造方法，步骤如下：
a）取铁硅铝粉适量，高速粉碎，粒度达100~-300目； b）焙炒至温度达到30~100摄氏度时加入钝化剂，加入量为铁硅铝粉量的 0.5%~5.0%，继继续焙炒至温度达到 200~350摄氏度时加入硅脂和绝缘剂，硅脂的加入量为铁硅铝粉量的0.1%~1.0%，绝缘剂加入量为铁硅铝粉量的0.3%~3.0%，继续焙炒至干燥；

随着电子技术的迅猛发展，对电子器件的高频化、高功率密度化、小型化及抗电磁干扰的要求日益突出，市场需求日益增加。铁硅铝磁粉芯作为一种新型复合电子材料，由于其具有良好的高频磁性能，良好的温度稳定性，宽恒导磁及低损耗、低成本等特点，已快速发展起来，在输出电感、线路滤波器、功率因素校正器等器件中得到了广泛的应用。
三、制备

粉末退火——粉末筛分——绝缘包覆—— 压制成型——热处理
(1)粉末退火由于杂质大多以氧化物形态存在，而金属氧化物粉末是硬而脆的，而且存在于金属粉末的表面，压制时使得粉末的压制阻力增加，压制性能变坏。粉末的预先退火可以降低碳，氧和其他杂质的含量，提高粉末的纯度。如将粉末在1000℃下热处理1h，并通入H2作为保护气体。

铁硅铝磁环

铁硅铝磁环
铁硅铝磁芯磁环电感磁芯的主要材质顾名思义就是铁、硅、铝。

大家都知道铁的阻值相比较其他金属而然是比较大的，那铁硅铝磁环电感的阻值怎样呢？
铁硅铝磁环电感的漆包线线径一般都是0.6mm以上的，这个产品一般是扼流线圈，感值都不大，虽然说它的主要材质材质是铁、硅、铝，但是因为它的线径比较粗，所以它的阻值不会太大。

大家知道它和锰芯和镍芯都可以做磁环电感的磁芯，那它们之间有什么区别呢？
如果他们三个放在一块儿比的话，锰芯的主要是做高感值电感，镍锌主要是做阻抗电感，铁硅铝磁环电感，主要是有扼流的作用，同时铁硅铝磁环电感还有储能的作用。

我们再来看看它们三个谁的精度。

在精度方面铁硅铝磁环电感的精度最高，市场上的精度一般是20%左右，但是我们能控制在10%以内，锰芯和镍锌的精度控制不住的，意味着它的精度波动比较大。

我们再来说说铁硅铝磁环电感主要用在哪些方面？
铁硅铝磁环电感一般是扼流线圈，它的线径比较粗，感值一般不大，但是它的电流很大，电流一般在几A到几百A之间，有的甚至达到几千A。

所以说它主要用在一些电流比较大的产品上面，譬如一些功率比较大的电源。

因为它的电流比较，当别的电感解决不了这个问题时，就会采用铁硅铝磁环电感去解决这个问题，它主要是取代一些工字电感和贴片电感。

铁硅铝磁环开关电源

铁硅铝磁环开关电源铁硅铝磁环开关电源是一种常用的电源设备，它采用铁硅铝磁环作为核心材料，通过开关控制电源的输出和断开，以提供稳定的电流和电压输出。

本文将从以下几个方面介绍铁硅铝磁环开关电源的工作原理、特点和应用。

一、工作原理铁硅铝磁环开关电源的工作原理基于磁场的变化和电感的作用。

当电源输入电流时，通过开关控制电源的输出和断开。

当开关闭合时，电流通过铁硅铝磁环的线圈，产生磁场，同时电感器将电能储存起来。

当开关断开时，磁场消失，电感器释放储存的电能，通过变压器和整流电路输出稳定的电流和电压。

二、特点1.稳定性强：铁硅铝磁环开关电源采用电感器储存电能，并通过变压器和整流电路输出稳定的电流和电压，具有较高的稳定性，适用于对电源稳定性要求较高的场合。

2.效率高：由于铁硅铝磁环开关电源采用了电感器储能的方式，减少了能量的损耗，提高了电源的效率。

3.体积小：铁硅铝磁环开关电源采用了高密度的磁环材料，使得电源体积较小，适用于空间有限的场合。

4.可靠性高：铁硅铝磁环开关电源采用了可靠的开关和磁环材料，具有较高的可靠性和耐用性，能够长时间稳定工作。

三、应用铁硅铝磁环开关电源广泛应用于各种电子设备和电路中，例如电视机、电脑、通信设备、电子游戏机等。

它能够提供稳定的电流和电压输出，保证设备正常工作。

同时，由于铁硅铝磁环开关电源具有体积小、效率高、可靠性高等特点，也被广泛应用于一些特殊领域，如医疗设备、军事设备等。

总结：铁硅铝磁环开关电源是一种常用的电源设备，它通过开关控制电源的输出和断开，采用铁硅铝磁环作为核心材料，具有稳定性强、效率高、体积小、可靠性高等特点。

它广泛应用于各种电子设备和电路中，保证设备的正常工作。

随着科技的不断进步，铁硅铝磁环开关电源的性能将会进一步提升，应用领域也将会更加广泛。

铁粉磁环铁硅铝电感

铁粉磁环铁硅铝电感
铁粉磁环，作为一种常见的电感元件，广泛应用于各种电子设备中。

它由铁、硅和铝等材料组成，具有优异的磁性能和导电性能。

铁粉磁环的制作过程相对简单，首先需要将铁、硅和铝等材料按照一定比例混合均匀，然后通过压制和烧结等工艺形成磁环的形状。

磁环的内外表面都经过精细的处理，以提高其磁场的稳定性和传导效率。

铁粉磁环的主要作用是产生和调节电磁场。

在电子设备中，它常用于电感器、变压器和滤波器等电路中，起到存储和传输电能的作用。

当电流通过铁粉磁环时，由于其磁性特性，会产生一个稳定的磁场，进而影响周围的电路。

铁粉磁环的特点之一是可调性。

通过改变磁环的材料组成、形状和尺寸等参数，可以调节磁场的强弱和频率响应。

这使得铁粉磁环在不同的电子设备中具有广泛的应用，能够满足不同的电路需求。

除了在电子设备中的应用，铁粉磁环还常用于电动机和发电机等电动机械设备中。

在这些设备中，它可以增加磁场的强度和稳定性，提高电机的效率和性能。

铁粉磁环作为一种重要的电感元件，在现代电子技术和电动机械领域中发挥着重要作用。

它的材料组成和制作工艺决定了其优异的磁性能和导电性能。

通过合理调节磁环的参数，可以满足不同电路和
设备的要求。

铁粉磁环的应用范围广泛，为电子科技的发展做出了重要贡献。

铁硅铝磁芯BOOST电感的工程设计_电气应用 #51004_