铁氧体磁芯功率与频率的关系表
锰锌铁氧体
锰锌铁氧体本文来自维库电子市场网/news/, 本文地址:/news/html/2007-5-24/38340.html试制高导锰锌铁氧体试制:氧化物湿法工艺,原材料按下列配方:Fe2O3:52.1mol%,MnO:23.9mol%,ZnO:24mol%,经湿混砂磨一次喷雾造粒(25kg蒸发量)后,850℃预烧,加入少量微量元素如Bi2O3、Zn2O3、MoO3等,再经二次砂磨二次喷雾干燥造粒(25kg蒸发量),压成φ4×2×1.5环形磁芯。
在小型钟罩炉中1400℃烧结4~6小时,烧结过程中严格控制氧含量。
磁环的磁导率μi通过HP4284ALCR表测量,用电子显微镜SEM观察磁环表面及断面结构,用EDAX分析表面成份。
选择原辅材料及微量添加元素如Bi2O3、In2O3、MoO3等,获得了初始磁导率达32000的高磁导率MnZn 铁氧体材料。
经喷雾干燥后铁氧体粉料颗粒外观形状是实心球状,该粉料具有较好的流动性,同时松装比重较高,对铁氧体毛坯成型非常有利。
粉料压制特性对毛坯密度及强度的影响,铁氧体粉料颗粒均已破碎,对应毛坯的密度为3.2g/cm3,较高的毛坯密度对于获得较好的电磁性能如高磁导率和低损耗的铁氧体是十分有益的。
铁氧体颗粒形态及成型密度对初始磁导率影响还是比较大的。
微量元素是加入0.02wt%的Bi2O3,0.03wt%的Zn2O3,以及0.04wt%的MoO3,材料起始磁导率为32000,测试条件为:f=1kHz,U=0.05V,N=10Ts,25℃,φ4×2×1.5环。
平均晶粒直径为45μm。
Bi2O3及ZnO在烧结过程中的挥发性,向铁氧体中加入过量Bi2O3(为0.08wt%,其中主成份及其它微量元素完全相同)后,由于Bi2O3大量挥发,导致铁氧体磁芯表层存在大量不规则气孔。
φ4×2×1.5环内表面和外表面EDAX成份谱线。
铁氧体磁芯功率与频率的关系表
表10-15正激变换器拓扑最大可能输出功率输出功率(W)磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) E型磁芯 Philips814E250 0.202 0.171 0.035 1.1 1.3 2.7 4.0 5.3 8.3 11.1 13.8 16.6 0.57 813E187 0.225 0.329 0.074 2.4 2.8 5.7 8.5 11.4 17.8 23.7 29.6 35.5 0.89 813E343 0.412 0.359 0.148 4.7 5.7 11.4 17.0 22.7 35.5 47.3 59.2 71.0 1.64 812E250 0.395 0.581 0.229 7.3 8.8 17.6 26.4 35.3 55.1 73.4 91.8 110.2 1.93 782E272 0.577 0.968 0.559 17.9 21.4 42.9 64.3 85.8 134.0 178.7 223.4 268.1 3.79 E375 0.810 1.149 0.931 29.8 35.7 71.5 107.2 143.0 223.4 297.8 372.3 446.7 5.64 E21 1.490 1.213 1.807 57.8 69.4 138.8 208.2 277.6 433.8 578.4 722.9 867.5 11.50 783E608 1.810 1.781 3.224 103.2 123.8 247.6 371.4 495.1 733.7 1031.6 1289.4 1547.3 17.80 783E776 2.330 1.810 4.217 135.0 161.9 323.9 485.8 647.8 1012.2 1349.5 1686.9 2024.3 22.90 E625 2.340 1.370 3.206 102.6 123.1 246.2 369.3 492.4 769.4 1025.9 1282.3 1538.8 20.80 E55 3.530 2.800 9.884 316.3 379.5 759.1 1138.6 1518.2 2372.2 3162.9 3953.6 4744.3 43.50 E75 3.380 2.160 7.301 233.6 280.4 560.7 841.1 1121.4 1752.2 2336.3 2920.3 3504.4 36.00 EC型磁芯 PhilipsEC35 0.843 0.968 0.816 26.1 31.3 62.7 94.0 125.3 195.8 261.1 326.4 391.7 6.53 EC41 1.210 1.350 1.634 52.3 62.7 125.5 188.2 250.9 392.0 522.7 653.4 784.1 10.80 EC52 1.800 2.130 3.834 122.7 147.2 294.5 441.7 588.9 920.2 1226.9 1533.6 1840.3 18.80 EC70 2.790 4.770 13.308 425.9 511.0 1022.1 1533.1 2044.2 3194.0 4258.7 5323.3 6388.0 41.10 ETD型磁芯 PhilipsETD29 0.760 0.903 0.686 22.0 26.4 52.7 79.1 105.4 164.7 219.6 274.5 329.4 5.50 ETD34 0.971 1.220 1.185 37.9 45.5 91.0 136.5 182.0 284.3 379.1 473.8 568.6 7.64 ETD39 1.250 1.740 2.175 69.6 83.5 167.0 250.6 334.1 522.0 696.0 870.0 1044.0 11.50 ETD44 1.740 2.130 3.706 118.6 142.3 284.6 427.0 569.3 889.0 1186.0 1482.5 1779.0 18.00 ETD49 2.110 2.710 5.718 183.0 219.6 439.2 658.7 878.3 1372.3 1829.8 2287.2 2744.7 24.20152输出功率(W)磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) P型(罐型)磁芯 Philips704 0.070 0.022 0.002 0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.4 0.5 0.6 0.7 0.07 905 0.101 0.034 0.003 0.1 0.1 0.3 0.4 0.5 0.8 1.1 1.4 1.6 0.13 1107 0.167 0.054 0.009 0.3 0.3 0.7 1.0 1.4 2.2 2.9 3.6 4.3 0.25 1408 0.251 0.097 0.024 0.8 0.9 1.9 2.8 3.7 5.8 7.8 9.7 11.7 0.50 1811 0.433 0.187 0.081 2.6 3.1 6.2 9.3 12.4 19.4 25.9 32.4 38.9 1.12 2213 0.635 0.297 0.189 6.0 7.2 14.5 21.7 29.0 45.3 60.4 75.4 90.5 2.00 2616 0.948 0.407 0.386 12.3 14.8 29.6 44.4 59.3 92.6 123.5 154.3 185.2 3.53 3019 1.380 0.587 0.810 25.9 31.1 62.2 93.3 124.4 194.4 259.2 324.0 388.8 6.19 3622 2.020 0.774 1.563 50.0 60.0 120.1 180.1 240.2 375.2 500.3 625.4 750.5 10.70 4229 2.660 1.400 3.724 119.2 143.0 286.0 429.0 572.0 893.8 1191.6 1489.6 1787.5 18.20 RM磁芯RM5 0.250 0.095 0.024 0.8 0.9 1.8 2.7 3.6 5.7 7.6 9.5 11.4 0.45 RM6 0.370 0.155 0.057 1.8 2.2 4.4 6.6 8.8 13.8 18.4 22.9 27.5 0.80 RM8 0.630 0.310 0.195 6.2 7.5 15.0 22.5 30.0 46.9 62.5 78.1 93.7 1.85 RM10 0.970 0.426 0.413 13.2 15.9 31.7 47.6 63.5 99.2 132.2 165.3 198.3 3.47 RM12 1.460 0.774 1.130 36.2 43.4 86.8 130.2 173.6 271.2 361.6 452.0 542.4 8.34 RM14 1.980 1.100 2.178 69.7 83.6 167.3 250.9 334.5 522.7 697.0 871.2 1045.4 13.19 PQ磁芯Philips42016 0.620 0.256 0.159 5.1 6.1 12.2 18.3 24.4 38.1 50.8 63.5 76.2 2.31 42020 0.620 0.384 0.238 7.6 9.1 18.3 27.4 36.6 57.1 76.2 95.2 114.3 2.79 42620 1.190 0.322 0.383 12.3 14.7 29.4 44.1 58.9 92.0 122.6 153.3 183.9 5.49 42625 1.180 0.502 0.592 19.0 22.7 45.5 68.2 91.0 142.2 189.6 236.9 284.3 6.53 43220 1.700 0.470 0.799 25.6 30.7 61.4 92.0 122.7 191.8 255.7 319.6 383.5 9.42 43230 1.610 0.994 1.600 51.2 61.5 122.9 184.4 245.8 384.1 512.1 640.1 768.2 11.97 43535 1.960 1.590 3.116 99.7 119.7 239.3 359.0 478.7 747.9 997.2 1246.6 1495.9 17.26 44040 2.010 2.490 5.005 160.2 192.2 384.4 576.6 768.8 1201.2 1601.6 2002.0 2402.4 20.45 注:表中输出功率按式(7.13)计算。
铁氧体材料特性及不同规格有效参数
i 铁氧体材料特性及不同规格有效参数10.3.1 国产铁氧体材料特性铁氧体的电阻率大约在106~1012μΩ·cm ,适用于几千到几百兆Hz 的频率之间。
对铁氧体软磁材料的主要要求是:初始磁导率μ 高,比损耗(单位体积或重量)小,磁导率随温度的变化要小等。
锰锌和镍锌铁氧体是常用的材料。
可用来制作滤波电感,高频功率变压器,谐振电感等。
铁氧体材料最高工作频率主要受损耗限制。
在一定的允许损耗下,频率提高,工作磁通密度相应减少,与提高频率来减少磁芯体积相矛盾。
一般建议的磁通密度是在工作频率下权衡损耗、体积、结构和效率的结果,不是绝对的。
例如PHILIPS 建议变压器磁芯:<100kHz 可用3C81、3C90、3C91、3C94 和3C96 等;<400kHz 可用3C90、3C94 和3C96 等;200kHz ~1MHz 可用3F3、3F4 和3F35;1~3MHz 可用3F4 和4F1;>3MHz 可用4F1 等。
电感磁芯:<500kHz 可用2P…、3C30 和3C90;<1MHz 可用3C90、3F3 和3F35 等等。
国产常用的牌号及主要磁性能见表10-7所示。
10.3.2 铁氧体尺寸规格铁氧体磁芯在通讯和开关电源中应用十分广泛,磁芯外形结构多种多样。
开关电源中主要应用的有E 型,ETD 型,EC 型,RM 型,PQ 型,EFD 型,EI 型,EFD 型,环形,LP 型.在模块电源中,主要应用扁平磁芯和集成磁元件。
例如FERROXCUBE-PHILIPS 的平面E 型磁芯,适于表面贴装的EP 、EQ 和ER 磁芯,以及集成电感元件(IIC -Integrated inductance component )等。
IIC 已将元件和磁芯合成一体,通过外部PCB 可自由组成电感和变压器。
各种磁芯结构往往是针对特定的应用设计的,有各自的优点和缺点,要根据应用场合,选择相应的磁芯结构。
软磁材料的损耗(一)
软磁材料的损耗(一)铁氧体磁性材料处在随时间变化的磁场中,材料所吸收的并以热形式耗散的能量,称为磁性材料的损耗。
在低磁通密度下,铁氧体磁性材料的损耗可用损耗角正切 tgò来表示:(1-13)式中。
Rs=仅由磁芯引起的测量线圈的串联电阻(Ω)Ls =带磁芯线圈的串联电感(H)f = 频率(Hz) tgò损耗角正切的倒数,称为品质因数,用 Q 表示(1-14)众所周知,铁氧体磁性材料的总损耗包括涡流损耗tgòe,磁滞损耗 tg òh 以及剩余损耗 tgòr,即:tgò=tgòe+tgòh+tgòr (1-15)涡流损耗与材料电阻率,磁芯尺寸及使用频率有关,并可由下面近似公式表示:(1-16)式中,ρ= 材料的电阻率,d = 磁芯尺寸,β=系数。
对厚度为 d 的薄片,β=6;对直径为 d 的园柱体,β=16。
在弱磁场条件下,由磁滞现象引起的损耗角正切由下式表示:tgòh=ηBμeB (1-17)式中,ηB = 材料磁滞常数(T1)B = 测量时磁芯中磁感应强度的峰值(T)μe = 磁芯的有效磁导率。
总损耗减去涡流损耗和磁滞损耗的差值,称为剩余损耗。
在低频弱磁场条件下,因为频率低,涡流损耗可以忽略,且弱磁场下磁滞损耗很小,所以实际测量磁芯损耗角正切实质上主要是剩余损耗值。
当磁芯中有气隙存在时,磁芯损耗因子与有效磁导率μe 有关。
在低磁通密度时,只要漏磁通可忽略,比损耗与气隙长度无关,即:(1-18)因此,常用损耗角正切与相对磁导率之比,来表征磁性材料的优值,有时也用μ·Q 乘积来表示,因为tgò/μ=1/μQ。
对于开路状态使用的磁芯(如棒形磁芯、螺纹磁场芯等),磁芯损耗用表观品质因数 Qapp 来表示:(1-19)式中,Qe = 有磁芯线圈的品质因数;Q0 = 无磁芯线圈的品质因数;损耗的出现导致磁导率的下降。
铁氧体磁芯功率与频率的关系表
表10-15正激变换器拓扑最大可能输出功率输出功率(W)磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) E型磁芯 Philips814E250 0.202 0.171 0.035 1.1 1.3 2.7 4.0 5.3 8.3 11.1 13.8 16.6 0.57 813E187 0.225 0.329 0.074 2.4 2.8 5.7 8.5 11.4 17.8 23.7 29.6 35.5 0.89 813E343 0.412 0.359 0.148 4.7 5.7 11.4 17.0 22.7 35.5 47.3 59.2 71.0 1.64 812E250 0.395 0.581 0.229 7.3 8.8 17.6 26.4 35.3 55.1 73.4 91.8 110.2 1.93 782E272 0.577 0.968 0.559 17.9 21.4 42.9 64.3 85.8 134.0 178.7 223.4 268.1 3.79 E375 0.810 1.149 0.931 29.8 35.7 71.5 107.2 143.0 223.4 297.8 372.3 446.7 5.64 E21 1.490 1.213 1.807 57.8 69.4 138.8 208.2 277.6 433.8 578.4 722.9 867.5 11.50 783E608 1.810 1.781 3.224 103.2 123.8 247.6 371.4 495.1 733.7 1031.6 1289.4 1547.3 17.80 783E776 2.330 1.810 4.217 135.0 161.9 323.9 485.8 647.8 1012.2 1349.5 1686.9 2024.3 22.90 E625 2.340 1.370 3.206 102.6 123.1 246.2 369.3 492.4 769.4 1025.9 1282.3 1538.8 20.80 E55 3.530 2.800 9.884 316.3 379.5 759.1 1138.6 1518.2 2372.2 3162.9 3953.6 4744.3 43.50 E75 3.380 2.160 7.301 233.6 280.4 560.7 841.1 1121.4 1752.2 2336.3 2920.3 3504.4 36.00 EC型磁芯 PhilipsEC35 0.843 0.968 0.816 26.1 31.3 62.7 94.0 125.3 195.8 261.1 326.4 391.7 6.53 EC41 1.210 1.350 1.634 52.3 62.7 125.5 188.2 250.9 392.0 522.7 653.4 784.1 10.80 EC52 1.800 2.130 3.834 122.7 147.2 294.5 441.7 588.9 920.2 1226.9 1533.6 1840.3 18.80 EC70 2.790 4.770 13.308 425.9 511.0 1022.1 1533.1 2044.2 3194.0 4258.7 5323.3 6388.0 41.10 ETD型磁芯 PhilipsETD29 0.760 0.903 0.686 22.0 26.4 52.7 79.1 105.4 164.7 219.6 274.5 329.4 5.50 ETD34 0.971 1.220 1.185 37.9 45.5 91.0 136.5 182.0 284.3 379.1 473.8 568.6 7.64 ETD39 1.250 1.740 2.175 69.6 83.5 167.0 250.6 334.1 522.0 696.0 870.0 1044.0 11.50 ETD44 1.740 2.130 3.706 118.6 142.3 284.6 427.0 569.3 889.0 1186.0 1482.5 1779.0 18.00 ETD49 2.110 2.710 5.718 183.0 219.6 439.2 658.7 878.3 1372.3 1829.8 2287.2 2744.7 24.20152输出功率(W)磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) P型(罐型)磁芯 Philips704 0.070 0.022 0.002 0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.4 0.5 0.6 0.7 0.07 905 0.101 0.034 0.003 0.1 0.1 0.3 0.4 0.5 0.8 1.1 1.4 1.6 0.13 1107 0.167 0.054 0.009 0.3 0.3 0.7 1.0 1.4 2.2 2.9 3.6 4.3 0.25 1408 0.251 0.097 0.024 0.8 0.9 1.9 2.8 3.7 5.8 7.8 9.7 11.7 0.50 1811 0.433 0.187 0.081 2.6 3.1 6.2 9.3 12.4 19.4 25.9 32.4 38.9 1.12 2213 0.635 0.297 0.189 6.0 7.2 14.5 21.7 29.0 45.3 60.4 75.4 90.5 2.00 2616 0.948 0.407 0.386 12.3 14.8 29.6 44.4 59.3 92.6 123.5 154.3 185.2 3.53 3019 1.380 0.587 0.810 25.9 31.1 62.2 93.3 124.4 194.4 259.2 324.0 388.8 6.19 3622 2.020 0.774 1.563 50.0 60.0 120.1 180.1 240.2 375.2 500.3 625.4 750.5 10.70 4229 2.660 1.400 3.724 119.2 143.0 286.0 429.0 572.0 893.8 1191.6 1489.6 1787.5 18.20 RM磁芯RM5 0.250 0.095 0.024 0.8 0.9 1.8 2.7 3.6 5.7 7.6 9.5 11.4 0.45 RM6 0.370 0.155 0.057 1.8 2.2 4.4 6.6 8.8 13.8 18.4 22.9 27.5 0.80 RM8 0.630 0.310 0.195 6.2 7.5 15.0 22.5 30.0 46.9 62.5 78.1 93.7 1.85 RM10 0.970 0.426 0.413 13.2 15.9 31.7 47.6 63.5 99.2 132.2 165.3 198.3 3.47 RM12 1.460 0.774 1.130 36.2 43.4 86.8 130.2 173.6 271.2 361.6 452.0 542.4 8.34 RM14 1.980 1.100 2.178 69.7 83.6 167.3 250.9 334.5 522.7 697.0 871.2 1045.4 13.19 PQ磁芯Philips42016 0.620 0.256 0.159 5.1 6.1 12.2 18.3 24.4 38.1 50.8 63.5 76.2 2.31 42020 0.620 0.384 0.238 7.6 9.1 18.3 27.4 36.6 57.1 76.2 95.2 114.3 2.79 42620 1.190 0.322 0.383 12.3 14.7 29.4 44.1 58.9 92.0 122.6 153.3 183.9 5.49 42625 1.180 0.502 0.592 19.0 22.7 45.5 68.2 91.0 142.2 189.6 236.9 284.3 6.53 43220 1.700 0.470 0.799 25.6 30.7 61.4 92.0 122.7 191.8 255.7 319.6 383.5 9.42 43230 1.610 0.994 1.600 51.2 61.5 122.9 184.4 245.8 384.1 512.1 640.1 768.2 11.97 43535 1.960 1.590 3.116 99.7 119.7 239.3 359.0 478.7 747.9 997.2 1246.6 1495.9 17.26 44040 2.010 2.490 5.005 160.2 192.2 384.4 576.6 768.8 1201.2 1601.6 2002.0 2402.4 20.45 注:表中输出功率按式(7.13)计算。
磁材功率及损耗
性能因
fmax 类别 1)
f
B 2) μa 3)
kHz mT
kHz
子
(B× f)
mT×kHz
PW1a
4500
100 PW1b
15
300 >2500
(300× 15)
PW2a
5000
200 PW2b
20
200 >2500
(200× 25)
PW3a
10000
PW3b
300
100 100 >3000
Ph=f∮BdH (7)
这里,∮BdH等于最大磁通B下测得的直流磁滞回线的等值能。对于工作在频率 100khz以下的功率铁氧体磁芯,降低磁滞损耗是最重要的。为获得低损耗,要选择铁氧
高频电源变压器磁芯的设计原理
页码,5/6
体成分具有最小矫顽力Hc和最小各向异性常数K,理想情况是各向异性补偿点(即K≈0)
改进“性能因子”可从降低材料高频损耗着手,已发现性能因子最大值的频率与材 料晶粒尺寸d、交流电阻率ρ有关,考虑到涡流损耗与d2/ρ之间的关系,两者结果是相一致 的,见图4。
6.热阻
为了得到最佳的功率传输,变压器温升通常分割为二个相等的部分:磁芯损耗引起 的温升ΔθFe和铜损引起的温升ΔθCu。关于磁芯总损耗与温升的关系如图5所示。对相同尺 寸的磁芯(RM14磁芯),采用不同的铁氧体材料(热阻系数不同),其温升值是不同 的,其中N67材料有比其它材料更低的热阻。于是,磁芯温升与磁芯总损耗的关系可用下 式表示:
页码,4/6
磁芯体积;反之,相同磁芯尺寸的变压器,采用高(fBmax)乘积的铁氧体材料,可传输 更大的功率。我们将此乘积称为“性能因子”,这是与铁氧体材料有关的参数,良好的 高频功率铁氧体显示出高的(fBmax)值。图3示出德国西门子公司几种铁氧体材料性能 因子(PF)与频率关系,功率损耗密度定为300mW/cm3(100℃),可用来度量可能的通过 功率。可以看到,经改进过的H49i材料在900kHz时达到最大的(fBmax)乘积为 37000H2T,比原来生产的H49材料有更高的值,而N59材料则可使用到f=1MHz以上频率。
铁氧体的磁导率
铁氧体的磁导率铁氧体的磁导率是多少为计算互感器的电感系数,但不知道铁氧体的磁导率…从⼏到3万,范围很宽。
六⾓晶系铁氧体:⼏到⼏⼗。
NiZn(MgZn)铁氧体:⼏⼗到2000,⽬前最⾼4000,磁导率上千的很少见。
MnZn铁氧体:⼏百到30000,5000以上算⾼磁导率。
铁氧体饱合磁化强度也较低(通常只有纯铁的1/3~1/5),因⽽限制了它在要求较⾼磁能密度的低频强电和⼤功率领域的应⽤。
就电特性来说,铁氧体的电阻率⽐⾦属、合⾦磁性材料⼤得多,⽽且还有较⾼的介电性能。
铁氧体的磁性能还表现在⾼频时具有较⾼的磁导率。
因⽽,铁氧体已成为⾼频弱电领域⽤途⼴泛的⾮⾦属磁性材料。
铁氧体饱合磁化强度也较低(通常只有纯铁的1/3~1/5),因⽽限制了它在要求较⾼磁能密度的低频强电和⼤功率领域的应⽤。
就电特性来说,铁氧体的电阻率⽐⾦属、合⾦磁性材料⼤得多,⽽且还有较⾼的介电性能。
铁氧体的磁性能还表现在⾼频时具有较⾼的磁导率。
因⽽,铁氧体已成为⾼频弱电领域⽤途⼴泛的⾮⾦属磁性材料。
测量单位由于历史的原因,在此⼿册中采⽤了CGS制单位,国际制(SI)和CGS制之间的转换可简化于下表2:表2单位转换表在CGS制⾃由空间磁导率的幅值为1且⽆量纲。
在SI制⾃由空间磁导率的幅值为4π×10-7亨/⽶ 3.3、电感对于每⼀个磁芯电感(L)可⽤所列的电感系数(AL)计算: (14) AL:对1000匝的电感系数 mH N:匝数所以:这⾥这⾥L是nH 电感也可由相对磁导率确定,磁芯的有效参数见图 10: (15) Ae:有效磁芯⾯积 cm2 :有效磁路长度 cm µ:相对磁导率(⽆量纲)对于环形功率磁芯,有效⾯积和磁芯截⾯积相同。
根据定义和安培定理,有效磁路长度是线圈的安匝数(NI)和从外径到外径穿过磁芯⾯积的平均磁场强度之⽐。
有效磁路长度可⽤安培定理和平均磁场强度给出的公式计算: (16) O.D. :磁芯外径 I.D. :磁芯内径电感系数是⽤单层密绕线圈测量的。
电源磁芯尺寸功率参数
常用电源磁芯参数MnZn 功率铁氧体EPC功率磁芯轻、结构合理、易表面贴装、屏蔽效果好等优点,但散热性能稍差。
用途:广泛应用于体积小而功率大且有屏蔽和电磁兼容要求的变压器,如精密仪器、程控交换机模块电源、导航设备等。
EPC型功率磁芯尺寸规格EPC功率磁芯电气特性及有效参数注:AL值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃Pc值测试条件为100KHz,200mT,100℃EE、EEL、EF型功率磁芯特点:引线空间大,绕制接线方便。
适用范围广、工作频率高、工作电压范围宽、输出功率大、热稳定性能好用途:广泛应用于程控交换机电源、液晶显示屏电源、大功率UPS逆变器电源、计算机电源、节能灯等领域。
EE、EEL、EF型功率磁芯尺寸规格EE、EEL、EF型功率磁芯电气特性及有效参数注:AL值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃Pc值测试条件为100KHz,200mT,100℃EI型功率磁芯特点:结构紧凑、体积小、工作频率高、工作电压范围广、气隙在线圈顶端耦合紧、损耗低。
损耗与温度成负相关,可防止温度的持续上升。
用途:电源转换变压器及扼流圈、DVD电源、照相机闪光灯、通讯设备及其它电子设备。
EI型功率磁芯尺寸规格EI型功率磁芯电气特性及有效参数注:AL值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃Pc值测试条件为100KHz,200mT,100℃PEE、PEI功率磁芯PEE、PEI型功率磁芯尺寸规格PEE、PEI型功率磁芯电气特性及有效参数注:AL 值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃ Pc 值测试条件为100KHz,200mT,100℃ER 功率磁芯特点:耦合位置好,中柱为圆形,便于绕线且绕线面积增大,可设计功率大而漏感小的变压器。
用途:开关电源变压器,脉冲变压器,电子镇流器等。
ER 型功率磁芯尺寸规格ER型功率磁芯电气特性及有效参数注:AL值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃Pc值测试条件为100KHz,200mT,100℃ETD型功率磁芯设计出功率大且漏感小的变压器。
铁氧体材料的特性
铁氧体材料的特性MnZn系铁氧体具有高的起始磁导率,较高的饱和磁感应强度,在无线电中频或低频范围有低的损耗,它是1兆赫兹以下频段范围磁性能最优良的铁氧体材料。
常用的MnZn系铁氧体起始磁导率μi=400-20000,饱和磁感应强度Bs=400-530mT。
NiZn系铁氧体使用频率100kHz~100MHz,最高可使用到300MHz。
这类材料磁导率较低,电阻率很高,一般为105~107Ωcm。
因此,高频涡流损耗小,是1MHz以上高频段磁性能最优良材料。
常用NiZn系材料的磁导率μi=5-1500,饱和磁感应强度Bs=250-400mT。
MgZn系铁氧体材料的电阻率较高,主要应用于制作显像管或显示管的偏转线圈磁芯。
5.1.1.2磁粉芯材料的特性磁粉芯是由颗粒直径很小(0.5~5mm)的铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的磁芯,一般为环形,也有压制成E形的。
磁粉芯的电磁特性取决于金属粉粒材料的导磁率、粉粒的大小与形状、填充系数、绝缘介质的含量、成型压力、热处理工艺等。
磁粉芯主要用于电感铁芯,由于金属软磁粉末被绝缘材料包围,形成分散气隙,大大降低了金属软磁材料的高频涡流损耗,使磁粉芯具有抗饱和特性与宽频响应特性,特别适用于制作谐振电感、功率因数校正电感、输出滤波电感、EMI滤波器电感等。
常用磁粉芯主要有铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量(HighFlux)粉芯、坡莫合金粉芯(MPP)。
铁粉芯由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成,由于价格低廉,铁粉芯至今仍然是用量最大的磁粉芯,磁导率为10~100。
铁硅铝粉芯的典型成分为:9%Al、55Si、85%Fe。
由于在纯铁中加入了硅和铝,使材料的磁滞伸缩系数接近零,降低了材料将电磁能转化为机械能的能力,同时也降低了材料的损耗,使铁硅铝粉芯的损耗比铁粉芯的损耗低。
铁硅铝粉芯的饱和磁感应强度在1.05T左右,磁导率有26、60、75、90、125等5种,比铁粉芯具有更强的抗直流偏磁能力。
软磁铁氧体材料基本知识、特性参数和定义
e
L 107
4N 2
C1
表观磁导率
含有磁芯线 圈的电感量
电感系数
app
L L0
空心线圈的电感 量
L AL N 2
AL
0e
C1
19/39
软磁铁氧体的特性参数
☺磁导率的温度特性(i~T)
温度系数 i
i
ref ref ref
i
1
T
F i i
居里温度Tc
20/39
软磁铁氧体的特性参数
超低损耗MnZn铁氧体材
年份
型号
料
测试条件
功率损耗
1984 TDK:PC40 100kHz, 200mT, 100℃ 410 kW/m3
1990 TDK:PC44 100kHz, 200mT, 100℃ 300 kW/m3
1995 TDK:PCxy 100kHz, 200mT, 80℃ 200 kW/m3
TDK公司H5C4,12000,>9000(-20℃) EPCOS公司T38,10000,>9000(-23℃) TDK公司DN70,低谐波失真(0~85℃) TDK公司DNW45,宽温高直流叠加(-40~
Tc
6.475
xFe2O3
2 3
xZnO 104
在居里温度附近,K1急剧趋于零,而Ms尚有一定数值,故导致μi~T 峰值出现(I峰)。
21/39
软磁铁氧体的特性参数
☺磁导率的频率特性(i~f )
1234. 中高极低频高频频((ff=f(<=1f110>0041460H11z0)0:6H1复H0z)Hz磁-)-z:导-)与-:交率低畴换µ频r壁区大相共。,似振µ,和r可小自能,然出损共现耗振尺小;寸,大
初始磁导率ui2400软铁氧体磁芯有效材料性能参数
测试条件 仪器:洤华 1061 频率/电压: 1 KHZ/ 0.25 V 温度:25±3℃ 线径:0.1 匝数:100TS
CI A
H B
项目 A B C F H I
要求
7.50
±0.20
2.50
±0.15
2.60
±0.15
4.00
±0.15
1.75
±0.15
6.22
±0.15
3
Pv
KW/m3
200mT
100℃
500
450
120℃
600
550
2
一、磁芯有效参数
磁芯规格
磁芯常数 C1
ER7.5
1.25
有效长度 Le
有效截面积 Ae
有效体积 Ve
13.30
5.83
77.30
重量 (g/set )
0.41
二、电磁性能 项目
电感系数 AL
三、磁芯尺寸: 磁芯外形图:
F
要求 680±25% nH/N2
INVESTIGATED BY
审
核
CONFERMED BY
批
准
APPROVAL 承认
PREPARED BY
拟
制
杨星
CHECKED BY
审
核
APPROVAL 批准
1
CHARACTERISTICS OF MATERIAL
材料性能
材料性能见下表中的 “PS44 ”列
The characteristics of the material are specified in the column of PS40 TABLE : CHARACTERISTICS OF MATERIAL
磁芯材质对照表
磁芯材质对照表• NCD和其它厂商铁氧体材料牌号对照表-1• NCD和其它厂商铁氧体材料牌号对照表-2• NCD和其它厂商铁氧体材料牌号对照表-3材料总览NCDFerrite Core材料特性 MATERIAL CHARACTERISTICS●功率铁氧体材料 Power ferrite materials特性符号单位LP1 LP2 LP3 LP3A Characteristics Symbol Unit初始磁导率 Initialpermeabilityμi- 3000±25%2500±25%2300±25%2200±25%相对损耗因数 Relative lossfactortanδ/μi×10-6 <10 <5 <4 <3饱和磁通密度BsmT 25℃500 500 490Saturation flux density 1194A/m 100℃390 390 380 剩磁 Remanence Br mT 130 130 110 矫顽力 Coercivity Hc A/m 13 13 10功率损耗Pc kW/m3 25℃Power loss 80℃120 90 60 (f=25kHz,B=200mT) 100℃160 100 70 50功率损耗Pc kW/m3 25℃700 650 600Power loss 80℃550 480 400 (f=100kHz,B=200mT) 100℃600 450 350 居里温度 CurietemperatureTc ℃≥220≥200≥200≥200密度 Density d kg/m3×103 4.8 4.8 4.8 4.8功率铁氧体材料LP2Power loss 80℃550 (f=100kHz,B=200mT) 100℃600 居里温度 Curie temperature Tc ℃≥200密度 Density d kg/m3×103 4.8●导磁率 Vs.温度特性●导磁率 Vs.频率特性●功率损耗 Vs.温度特性●功率损耗 Vs.频率特性功率铁氧体材料LP3特性符号单位LP3 Characteristics Symbol Unit初始磁导率 Initial permeability μi- 2300±25%相对损耗因数 Relative loss factor t anδ/μi×10-6 <4饱和磁通密度BsmT 25℃500Saturation flux density 1194A/m 100℃390 剩磁 Remanence Br mT 130 矫顽力 Coercivity Hc A/m 13功率损耗Pc kW/m3 25℃Power loss 80℃90 (f=25kHz,B=200mT) 100℃70功率损耗Pc kW/m3 25℃650Power loss 80℃480 (f=100kHz,B=200mT) 100℃450 居里温度 Curie temperature Tc ℃≥200密度 Density d kg/m3×103 4.8●导磁率 Vs.温度特性●导磁率 Vs.频率特性●功率损耗 Vs.温度特性●功率损耗 Vs.频率特性功率铁氧体材料LP3特性符号单位LP3A Characteristics Symbol Unit初始磁导率 Initial permeability μi- 2200±25%相对损耗因数 Relative loss factor t anδ/μi×10-6 <3饱和磁通密度BsmT 25℃490Saturation flux density 1194A/m 100℃380 剩磁 Remanence Br mT 110 矫顽力 Coercivity Hc A/m 10功率损耗Pc kW/m3 25℃Power loss 80℃60 (f=25kHz,B=200mT) 100℃50功率损耗Pc kW/m3 25℃600Power loss 80℃400 (f=100kHz,B=200mT) 100℃350 居里温度 Curie temperature Tc ℃≥200密度 Density d kg/m3×103 4.8●导磁率 Vs.温度特性μi Vs. Temperature●导磁率 Vs.频率特性μi Vs. Frequency●功率损耗 Vs.温度特性●功率损耗 Vs.频率特性●高磁导率铁氧体材料特性符号单位HP1 HP2 HP3 HP3A CharacteristicsSymbol Unit初始磁导率Initial permeability μi-5000±25%7000±25%10000±30%12000±30%相对损耗因数tanδ/μi ×10-6<15 <7 <7 <10Relative lossfactor(100kHz) (10kHz) (10kHz) (10kHz)饱和磁通密度Bs mT 420 400 400 380Saturationflux density1194A/m 1194A/m 1194A/m 1194A/m 剩磁 RemanenceBr mT 110 100 90 110 矫顽力 CoercivityHc A/m 10 6 5 4.5 减落因数Disaccommodati on factor DF×10-6<3 <3 <2 <2居里温度 CurietemperatureTc ℃≥140≥130≥120≥100密度 Density d kg/m3×103 4.85 4.9 4.95 4.95●导磁率 Vs.温度特性●导磁率 Vs.频率特性●阻抗 Vs.频率特性EE磁芯价格:¥面议型号 Type 尺寸 Dimensions (mm)A B C D E FEE10/5/5 10.3±0.2 5.5+0.15-0.1 4.75±0.2 2.4±0.2 7.7min 4.3±0.15 EE13/5/6 12.9±0.3 5.0±0.3 6.0±0.3 2.85±0.2 8.5min 3.65±0.15 EE13/6/6 13.0±0.3 6.0±0.15 5.9±0.2 2.6±0.2 10.2±0.3 4.6±0.1EE13.4/6/6 13.4±0.2 6.1±0.15 6.15±0.15 2.75±0.15 10.5min 4.8±0.1EE16/7/5 16.0±0.3 7.2±0.1 4.8±0.2 3.8±0.2 12.0±0.3 5.2±0.25 EE16/7/7 16.1±0.3 7.25±0.15 6.9±0.2 3.8±0.2 12.0±0.3 5.2+0.25EE16/8/4 16.3±0.3 8.15±0.15 4.50±0.2 4.55±0.15 11.5min 6.0±0.2EE16/12/5 16.0±0.3 12.25±0.2 5.0-0.5 4.2-0.4 12.0±0.3 10.2+0.3-0.2 EE19/8/5 19.0±0.3 8.05±0.2 5.0±0.2 4.5±0.2 14.5±0.3 5.65±0.15 EE19/14/5 19.0±0.3 13.65±0.25 4.85±0.25 4.85±0.25 14.0±0.3 11.4±0.25Al:1kHz,0.5mA,100TsPc:100kHz,200mT,100°C100kHz,100mT,100°C(*)。
铁氧体磁芯损耗推算
最小二乘法求解磁芯损耗系数变压器是开关电源设备中的重要元件,它对开关电源设备的体积、效率有很大影响。
在高频下,变压器损耗占整个电源损耗的比重有点大。
而变压器的损耗除了铜线的损耗就是磁芯的损耗。
研究磁芯的损耗很有必要磁芯损耗与磁性材料特性和工作频率等密切相关。
在交流磁化过程中,磁芯损耗功率(Pv)由磁滞损耗(Ph)、涡流损耗(Pe)和剩余损耗(Pc)组成。
磁滞损耗(Ph)是磁性材料在磁化过程中,磁畴要克服磁畴壁的摩擦而损失的能量,这部分损失最终使磁芯发热而消耗掉。
单位体积磁芯损耗的能量正比于磁滞回线包围的面积。
每磁化一个周期,就要损耗与磁滞回线包围面积成正比的能量,所以可以得出:磁滞曲线面积越小,磁滞损耗就越小;频率越高,损耗功率越大。
涡流损耗(Pe)是因磁芯材料的电阻率不是无限大,有一定的电阻值,在高频时还是会由于激磁磁场在磁芯中产生涡流而导致损耗。
剩余损耗(Pc)是由于磁化弛豫效应或磁性滞后效应引起的损耗。
所谓弛豫是指在磁化或反磁化的过程中,磁化状态并不是随磁化强度的变化而立即变化到它的最终状态,而是需要一个过程,这个‘时间效应’便是引起剩余损耗的原因。
二、磁芯损耗的经典计算方法前面对磁芯损耗的构成进行了分析,磁芯损耗功率(Pv)由磁滞损耗(Ph)、涡流损耗(Pe)和剩余损耗(Pc)组成:c e h P P P Pfe ++=对于软磁铁氧体,S te inmetz 总结出一个实用于工程计算磁芯损耗的经验公式:βαB f Cm P v **=这个公式表明单位体积的损耗Pv 是重复磁化频率和磁通密度的指数函数。
Cm ,α 和β 是经验参数,但公式和参数仅仅适用于正弦的磁化情况。
而且这个公式是steinmetz 通过很多实验数据分析得来的公式,不是理论推导出来的。
三、Steinmetz 经验公式的调整3.1 频率和温度的影响借助 Steinmetz 模型计算磁损在工程上的应用十分广泛,然而该模型的参数随频率变化,也就是说用来反映频率和最大磁感应强度与磁损关系的幂指数α 和β 的拟合值在不同频率时是不同的,同时温度对磁芯损耗的影响也很大。
铁氧体磁芯功率与频率的关系表
表10-15正激变换器拓扑最大可能输出功率输出功率(W)磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) E型磁芯 Philips814E250 0.202 0.171 0.035 1.1 1.3 2.7 4.0 5.3 8.3 11.1 13.8 16.6 0.57 813E187 0.225 0.329 0.074 2.4 2.8 5.7 8.5 11.4 17.8 23.7 29.6 35.5 0.89 813E343 0.412 0.359 0.148 4.7 5.7 11.4 17.0 22.7 35.5 47.3 59.2 71.0 1.64 812E250 0.395 0.581 0.229 7.3 8.8 17.6 26.4 35.3 55.1 73.4 91.8 110.2 1.93 782E272 0.577 0.968 0.559 17.9 21.4 42.9 64.3 85.8 134.0 178.7 223.4 268.1 3.79 E375 0.810 1.149 0.931 29.8 35.7 71.5 107.2 143.0 223.4 297.8 372.3 446.7 5.64 E21 1.490 1.213 1.807 57.8 69.4 138.8 208.2 277.6 433.8 578.4 722.9 867.5 11.50 783E608 1.810 1.781 3.224 103.2 123.8 247.6 371.4 495.1 733.7 1031.6 1289.4 1547.3 17.80 783E776 2.330 1.810 4.217 135.0 161.9 323.9 485.8 647.8 1012.2 1349.5 1686.9 2024.3 22.90 E625 2.340 1.370 3.206 102.6 123.1 246.2 369.3 492.4 769.4 1025.9 1282.3 1538.8 20.80 E55 3.530 2.800 9.884 316.3 379.5 759.1 1138.6 1518.2 2372.2 3162.9 3953.6 4744.3 43.50 E75 3.380 2.160 7.301 233.6 280.4 560.7 841.1 1121.4 1752.2 2336.3 2920.3 3504.4 36.00 EC型磁芯 PhilipsEC35 0.843 0.968 0.816 26.1 31.3 62.7 94.0 125.3 195.8 261.1 326.4 391.7 6.53 EC41 1.210 1.350 1.634 52.3 62.7 125.5 188.2 250.9 392.0 522.7 653.4 784.1 10.80 EC52 1.800 2.130 3.834 122.7 147.2 294.5 441.7 588.9 920.2 1226.9 1533.6 1840.3 18.80 EC70 2.790 4.770 13.308 425.9 511.0 1022.1 1533.1 2044.2 3194.0 4258.7 5323.3 6388.0 41.10 ETD型磁芯 PhilipsETD29 0.760 0.903 0.686 22.0 26.4 52.7 79.1 105.4 164.7 219.6 274.5 329.4 5.50 ETD34 0.971 1.220 1.185 37.9 45.5 91.0 136.5 182.0 284.3 379.1 473.8 568.6 7.64 ETD39 1.250 1.740 2.175 69.6 83.5 167.0 250.6 334.1 522.0 696.0 870.0 1044.0 11.50 ETD44 1.740 2.130 3.706 118.6 142.3 284.6 427.0 569.3 889.0 1186.0 1482.5 1779.0 18.00 ETD49 2.110 2.710 5.718 183.0 219.6 439.2 658.7 878.3 1372.3 1829.8 2287.2 2744.7 24.20152输出功率(W)磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) P型(罐型)磁芯 Philips704 0.070 0.022 0.002 0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.4 0.5 0.6 0.7 0.07 905 0.101 0.034 0.003 0.1 0.1 0.3 0.4 0.5 0.8 1.1 1.4 1.6 0.13 1107 0.167 0.054 0.009 0.3 0.3 0.7 1.0 1.4 2.2 2.9 3.6 4.3 0.25 1408 0.251 0.097 0.024 0.8 0.9 1.9 2.8 3.7 5.8 7.8 9.7 11.7 0.50 1811 0.433 0.187 0.081 2.6 3.1 6.2 9.3 12.4 19.4 25.9 32.4 38.9 1.12 2213 0.635 0.297 0.189 6.0 7.2 14.5 21.7 29.0 45.3 60.4 75.4 90.5 2.00 2616 0.948 0.407 0.386 12.3 14.8 29.6 44.4 59.3 92.6 123.5 154.3 185.2 3.53 3019 1.380 0.587 0.810 25.9 31.1 62.2 93.3 124.4 194.4 259.2 324.0 388.8 6.19 3622 2.020 0.774 1.563 50.0 60.0 120.1 180.1 240.2 375.2 500.3 625.4 750.5 10.70 4229 2.660 1.400 3.724 119.2 143.0 286.0 429.0 572.0 893.8 1191.6 1489.6 1787.5 18.20 RM磁芯RM5 0.250 0.095 0.024 0.8 0.9 1.8 2.7 3.6 5.7 7.6 9.5 11.4 0.45 RM6 0.370 0.155 0.057 1.8 2.2 4.4 6.6 8.8 13.8 18.4 22.9 27.5 0.80 RM8 0.630 0.310 0.195 6.2 7.5 15.0 22.5 30.0 46.9 62.5 78.1 93.7 1.85 RM10 0.970 0.426 0.413 13.2 15.9 31.7 47.6 63.5 99.2 132.2 165.3 198.3 3.47 RM12 1.460 0.774 1.130 36.2 43.4 86.8 130.2 173.6 271.2 361.6 452.0 542.4 8.34 RM14 1.980 1.100 2.178 69.7 83.6 167.3 250.9 334.5 522.7 697.0 871.2 1045.4 13.19 PQ磁芯Philips42016 0.620 0.256 0.159 5.1 6.1 12.2 18.3 24.4 38.1 50.8 63.5 76.2 2.31 42020 0.620 0.384 0.238 7.6 9.1 18.3 27.4 36.6 57.1 76.2 95.2 114.3 2.79 42620 1.190 0.322 0.383 12.3 14.7 29.4 44.1 58.9 92.0 122.6 153.3 183.9 5.49 42625 1.180 0.502 0.592 19.0 22.7 45.5 68.2 91.0 142.2 189.6 236.9 284.3 6.53 43220 1.700 0.470 0.799 25.6 30.7 61.4 92.0 122.7 191.8 255.7 319.6 383.5 9.42 43230 1.610 0.994 1.600 51.2 61.5 122.9 184.4 245.8 384.1 512.1 640.1 768.2 11.97 43535 1.960 1.590 3.116 99.7 119.7 239.3 359.0 478.7 747.9 997.2 1246.6 1495.9 17.26 44040 2.010 2.490 5.005 160.2 192.2 384.4 576.6 768.8 1201.2 1601.6 2002.0 2402.4 20.45 注:表中输出功率按式(7.13)计算。
锰锌软磁铁氧体磁性材料特点以及在电源中的应用
锰锌软磁铁氧体磁性材料特点以及在电源中的应用锰锌(MnZn)系软磁铁氧体概述锰锌系软磁铁氧体主要是具有尖晶石结构的mMnFe2O4·nZnFe2O4 与少量 Fe3O4 组成的单相固溶体,用锰锌系铁氧体磁性材料做成的电感磁芯及其它磁性元器件,应用频率从数百赫兹到几千兆赫兹,是最重要的软磁铁氧体材料,其产量占了软磁铁氧体磁性材料总产量的60%以上,因此,锰锌铁氧体的发展更为引人注意。
锰锌铁氧体材料主要分为高频低功耗铁氧体(又称功率铁氧体,初始磁导率通常小于5000,多数在2000左右)和高磁导率即高μi(初始磁导率)铁氧体两类。
初始磁导率ui是磁性材料的磁导率(B/H)在磁化曲线初始区的极限值,即μ0为真空磁导率 permeability in vacuum (4π×10-7H/m),单位亨/米H为磁场强度 magnetic field strength (A/m)B为磁通密度 magnetic flux density (T)(1)锰锌功率铁氧体概述功率铁氧体的主要特征是在高频(几百千赫)高磁感应(几千高斯,1T=10000Gs)的条件下,仍旧保持很低的功耗,而且其在一定的温度范围内功耗随磁芯的温升而下降,在80℃左右达到最低点,从而可以形成良性循环。
功率铁氧体的主要用途是以各种开关电源变压器和彩电回扫变压器为代表的功率型电感器件,用途十分广泛,是目前产量最大的软磁铁氧体。
如下是天通'TDG'的TP4系列的温度和磁芯损耗关系。
我国新发布的'软磁铁氧体材料分类'行业标准,把功率铁氧体材料分为PW1~PW5 五类,其适用工作频率也逐步提高。
如适用频率为15~100kHz 的 PW1 材料;适用频率为 25~200kHz 的 PW2 材料;适用频率为100~300kHz 的PW3 材料;适用频率为300~1MkHz 的 PW4 材料;适用频率为 1~3MHz 的 PW5 材料。
磁芯参数
1,磁芯向有效截面积:Ae2,磁芯向有效磁路长度:le3,相对幅值磁导率:μa4,饱和磁通密度:Bs功率铁氧体磁芯常用功率铁氧体材料牌号技术参数EI型磁芯规格及参数PQ型磁芯规格及参数EE型磁芯规格及参数EC、EER型磁芯规格及参数1 磁芯损耗:正弦波与矩形波比较一般情况下,磁芯损耗曲线是按正弦波+/-交流(AC)激励绘制的,在标准的和正常的时候,是不提供极大值曲线的。
涉及到开关电源电路设计的一个共同问题是正弦波和矩形波激励的磁芯损耗的关系。
对于高电阻率的磁性材料如类似铁氧体,正弦波和矩形波产生的损耗几乎是相等的,但矩形波的损耗稍微小一些。
材料中存在高的涡流损耗(如大型叠片式或大型切割磁芯)时,矩形波损耗是正弦波损耗的1/2~2/3。
D.Y.Chen提供的参考资料解释了这种现象。
一般情况下,具有矩形波的磁芯损耗比具有正弦波的磁芯损耗低一些。
但在元件存在铜损的情况下,这是不正确的。
在变压器中,用矩形波激励时的铜损远远大于用正弦波激励时的铜损。
高频元件的损耗在铜损方面显得更多,集肤效应损耗比矩形波激励磁芯的损耗给人们的印象更深刻。
举个例子,在20kHz、用17#美国线规导线的绕组时,矩形波激励的磁芯损耗几乎是正弦波激励磁芯损耗的两倍。
例如,对于许多开关电源来说,具有矩形波激励磁芯的5V、20A和30A输出的电源,必须采用多股绞线或利兹(Litz)线绕制线圈,不能使用粗的单股导线。
2 Q值曲线所有磁性材料制造厂商公布的Q值曲线都是低损耗滤波器用材料的典型曲线。
这些测试参数通常是用置于磁芯上的最适用的绕组完成的。
对于罐形磁芯,Q值曲线指出了用作生成曲线时的绕组匝数和导线尺寸,导线是常用的利兹线,并且绕满在线圈骨架上。
对于钼坡莫合金磁粉芯同样是正确的。
用最适合的绕组,并且导线绕满了磁芯窗口时测试,则Q值曲线是标准的。
Q值曲线是在典型值为5高斯或更低的低交流(AC)激励电平下测量得出的。
由于在磁通密度越高时磁芯的损耗越大,故人们警告,在滤波电感器工作在高磁通密度时,磁芯的Q值是较低的。
不同材料磁芯对应频率
不同材料磁芯对应频率1.引言文章1.1 概述部分的内容可以写成以下样式:概述磁芯是电子器件中常用的重要元件之一,广泛应用于无线通信、电力传输、电子变压器等领域。
在磁芯中,不同的材料具有不同的特点和性能,这些特点和性能将对磁芯对应频率的选择和使用产生重要影响。
本文将探讨不同材料磁芯对应频率的关系,旨在帮助读者更好地理解和选择适合自身需求的磁芯材料。
本文结构本文将分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将对本文进行总体概述,介绍文章的结构和目的。
正文部分将详细讨论不同材料磁芯的定义和特点,以及这些特点对应频率的影响。
结论部分将对不同材料磁芯对应频率的关系进行总结,并提出对于不同材料磁芯选择的建议,以期为读者在实际应用中提供一定的指导和参考。
目的本文的目的是对不同材料磁芯对应频率的关系进行深入剖析,从而帮助读者更好地了解不同材料磁芯的特点和性能,以及这些特点和性能在特定频率下的影响。
通过本文的阅读,读者将能够更准确地选择适合自身需求的磁芯材料,并在实际应用中取得更好的效果。
希望本文能够为读者提供一定的参考和帮助。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下所示:1.2 文章结构本文将首先介绍不同材料磁芯的定义和特点,以便读者对不同材料磁芯有一定的了解。
接着,我们将探讨不同材料磁芯对应频率的影响,并分析其中的原因和机制。
最后,我们将总结不同材料磁芯对应频率的关系,并提供一些建议以帮助读者在选择磁芯材料时做出明智的决策。
通过以上的文章结构,我们将逐步深入地探讨不同材料磁芯对应频率的关系,以便读者对该主题有一个全面而深入的理解。
请继续阅读下文,以便更好地了解这一重要的领域。
1.3 目的本文旨在研究和探讨不同材料磁芯对应频率的影响,并总结它们之间的关系。
了解不同材料磁芯的特点和其对应频率的影响,可以帮助我们在选择磁芯时做出更加明智的决策。
具体而言,本文的目的包括以下几个方面:1. 探究不同材料磁芯的定义和特点:介绍各种常用磁芯材料的基本定义、性质和特点,例如铁氧体、软磁合金等。
软磁材料性能
上式说明:
a 工作频率f越大, Pth 越大
C、 μi –f特性
意义:
材料的磁导率随使用频率的变化关系即为μi –f特性,当μi 降低 时的频率为截止频
率 μi –f特性与使用的关系:
1
截止频率以上材料的μi值急剧下降,使材料的电感值急剧下降,会造成产品失效不能2 使
用。所谓宽频即为截止频率高。
影响μi –f特性的因素:
材料的制造工艺
材料的晶粒尺寸越小截止频率越高
3、我公司高导铁氧体材料的特性 命名方法 R 10K 磁导率大小 软磁
材料 名称 R4K R5K R7K R10K R12K R15K
μi
4300±25%
5000±25%
7000±25%
10000±30 % 12000±30 % 15000±30 %
tanδ/μi (×10-6)
<10
αμr ( ×106℃) (20—60℃)
μi高
1、功率铁氧体材料
主要用于高频小型化开关电源、电视机显示器的回扫变压器等。
①发展过程
70年代第一代
中国2KD TDK H35 PHILIPS 3C85 适于20KHZ
80年代初第二代 (DMR30)2KBD TDK PC30 EPCOS N27 适于100K以下
80年代后期第三代 (DMR40)2KB1 TDK PC40 PHILIPS 3C90 适于250K以下
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表10-15正激变换器拓扑最大可能输出功率输出功率(W)磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) E型磁芯 Philips814E250 0.202 0.171 0.035 1.1 1.3 2.7 4.0 5.3 8.3 11.1 13.8 16.6 0.57 813E187 0.225 0.329 0.074 2.4 2.8 5.7 8.5 11.4 17.8 23.7 29.6 35.5 0.89 813E343 0.412 0.359 0.148 4.7 5.7 11.4 17.0 22.7 35.5 47.3 59.2 71.0 1.64 812E250 0.395 0.581 0.229 7.3 8.8 17.6 26.4 35.3 55.1 73.4 91.8 110.2 1.93 782E272 0.577 0.968 0.559 17.9 21.4 42.9 64.3 85.8 134.0 178.7 223.4 268.1 3.79 E375 0.810 1.149 0.931 29.8 35.7 71.5 107.2 143.0 223.4 297.8 372.3 446.7 5.64 E21 1.490 1.213 1.807 57.8 69.4 138.8 208.2 277.6 433.8 578.4 722.9 867.5 11.50 783E608 1.810 1.781 3.224 103.2 123.8 247.6 371.4 495.1 733.7 1031.6 1289.4 1547.3 17.80 783E776 2.330 1.810 4.217 135.0 161.9 323.9 485.8 647.8 1012.2 1349.5 1686.9 2024.3 22.90 E625 2.340 1.370 3.206 102.6 123.1 246.2 369.3 492.4 769.4 1025.9 1282.3 1538.8 20.80 E55 3.530 2.800 9.884 316.3 379.5 759.1 1138.6 1518.2 2372.2 3162.9 3953.6 4744.3 43.50 E75 3.380 2.160 7.301 233.6 280.4 560.7 841.1 1121.4 1752.2 2336.3 2920.3 3504.4 36.00 EC型磁芯 PhilipsEC35 0.843 0.968 0.816 26.1 31.3 62.7 94.0 125.3 195.8 261.1 326.4 391.7 6.53 EC41 1.210 1.350 1.634 52.3 62.7 125.5 188.2 250.9 392.0 522.7 653.4 784.1 10.80 EC52 1.800 2.130 3.834 122.7 147.2 294.5 441.7 588.9 920.2 1226.9 1533.6 1840.3 18.80 EC70 2.790 4.770 13.308 425.9 511.0 1022.1 1533.1 2044.2 3194.0 4258.7 5323.3 6388.0 41.10 ETD型磁芯 PhilipsETD29 0.760 0.903 0.686 22.0 26.4 52.7 79.1 105.4 164.7 219.6 274.5 329.4 5.50 ETD34 0.971 1.220 1.185 37.9 45.5 91.0 136.5 182.0 284.3 379.1 473.8 568.6 7.64 ETD39 1.250 1.740 2.175 69.6 83.5 167.0 250.6 334.1 522.0 696.0 870.0 1044.0 11.50 ETD44 1.740 2.130 3.706 118.6 142.3 284.6 427.0 569.3 889.0 1186.0 1482.5 1779.0 18.00 ETD49 2.110 2.710 5.718 183.0 219.6 439.2 658.7 878.3 1372.3 1829.8 2287.2 2744.7 24.20152输出功率(W)磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) P型(罐型)磁芯 Philips704 0.070 0.022 0.002 0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.4 0.5 0.6 0.7 0.07 905 0.101 0.034 0.003 0.1 0.1 0.3 0.4 0.5 0.8 1.1 1.4 1.6 0.13 1107 0.167 0.054 0.009 0.3 0.3 0.7 1.0 1.4 2.2 2.9 3.6 4.3 0.25 1408 0.251 0.097 0.024 0.8 0.9 1.9 2.8 3.7 5.8 7.8 9.7 11.7 0.50 1811 0.433 0.187 0.081 2.6 3.1 6.2 9.3 12.4 19.4 25.9 32.4 38.9 1.12 2213 0.635 0.297 0.189 6.0 7.2 14.5 21.7 29.0 45.3 60.4 75.4 90.5 2.00 2616 0.948 0.407 0.386 12.3 14.8 29.6 44.4 59.3 92.6 123.5 154.3 185.2 3.53 3019 1.380 0.587 0.810 25.9 31.1 62.2 93.3 124.4 194.4 259.2 324.0 388.8 6.19 3622 2.020 0.774 1.563 50.0 60.0 120.1 180.1 240.2 375.2 500.3 625.4 750.5 10.70 4229 2.660 1.400 3.724 119.2 143.0 286.0 429.0 572.0 893.8 1191.6 1489.6 1787.5 18.20 RM磁芯RM5 0.250 0.095 0.024 0.8 0.9 1.8 2.7 3.6 5.7 7.6 9.5 11.4 0.45 RM6 0.370 0.155 0.057 1.8 2.2 4.4 6.6 8.8 13.8 18.4 22.9 27.5 0.80 RM8 0.630 0.310 0.195 6.2 7.5 15.0 22.5 30.0 46.9 62.5 78.1 93.7 1.85 RM10 0.970 0.426 0.413 13.2 15.9 31.7 47.6 63.5 99.2 132.2 165.3 198.3 3.47 RM12 1.460 0.774 1.130 36.2 43.4 86.8 130.2 173.6 271.2 361.6 452.0 542.4 8.34 RM14 1.980 1.100 2.178 69.7 83.6 167.3 250.9 334.5 522.7 697.0 871.2 1045.4 13.19 PQ磁芯Philips42016 0.620 0.256 0.159 5.1 6.1 12.2 18.3 24.4 38.1 50.8 63.5 76.2 2.31 42020 0.620 0.384 0.238 7.6 9.1 18.3 27.4 36.6 57.1 76.2 95.2 114.3 2.79 42620 1.190 0.322 0.383 12.3 14.7 29.4 44.1 58.9 92.0 122.6 153.3 183.9 5.49 42625 1.180 0.502 0.592 19.0 22.7 45.5 68.2 91.0 142.2 189.6 236.9 284.3 6.53 43220 1.700 0.470 0.799 25.6 30.7 61.4 92.0 122.7 191.8 255.7 319.6 383.5 9.42 43230 1.610 0.994 1.600 51.2 61.5 122.9 184.4 245.8 384.1 512.1 640.1 768.2 11.97 43535 1.960 1.590 3.116 99.7 119.7 239.3 359.0 478.7 747.9 997.2 1246.6 1495.9 17.26 44040 2.010 2.490 5.005 160.2 192.2 384.4 576.6 768.8 1201.2 1601.6 2002.0 2402.4 20.45 注:表中输出功率按式(7.13)计算。
P0=1.012fB max A c A w×10-2(W). 其中B ma=0.16T,如果在给定工作频率时材料允许B<B max,输出功率应乘以B/0.16;-T,A e和A W-cm2,f-Hz,k w-窗口填充系数为0.4, 导线电流密度为4A/mm2,如果J不是4A/mm2,输出功率应乘以系数J/4。
对于推挽电路,输出功率乘以2。
《Swiching Power Supply Design》Abraham I. Pressman Second Edition McGraw-Hill 1998153表10.-16 半桥或全桥最大输出功率输出功率(W)磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) E型磁芯 Philips814E250 0.202 0.171 0.035 3.1 3.7 7.4 11.2 14.9 23.2 30.9 38.7 46.4 0.57 813E187 0.225 0.329 0.074 6.6 8.0 15.9 23.9 31.8 49.7 66.3 82.9 99.5 0.89 813E343 0.412 0.359 0.148 13.3 16.0 31.8 47.8 63.6 99.4 132.5 165.7 198.8 1.64 812E250 0.395 0.581 0.229 20.6 24.8 49.3 74.1 98.7 154.2 205.6 257.0 308.4 1.93 782E272 0.577 0.968 0.559 50.0 60.3 120.1 180.4 240.2 375.3 500.4 626.6 750.7 3.79 E375 0.810 1.149 0.931 83.4 100.5 200.1 300.6 400.2 625.4 833.9 1042.4 1250.8 5.64 E21 1.490 1.213 1.807 161.9 195.2 388.6 583.8 777.2 1214.6 1619.4 2024.3 2429.1 11.50 783E608 1.810 1.781 3.224 288.8 348.1 693.1 1041.2 1386.2 2166.2 2888.4 3610.4 4332.5 17.80 783E776 2.330 1.810 4.217 377.9 455.5 906.7 1362.8 1813.4 2834.0 3778.7 4623.4 5668.1 22.90 E625 2.340 1.370 3.206 287.2 346.2 689.2 1035.5 1378.5 2154.3 2872.4 3590.5 4308.6 20.80 E55 3.530 2.800 9.884 885.6 1067.5 2125.1 3192.5 4250.1 6642.0 8856.1 11070.1 13284.1 43.50 E75 3.380 2.160 7.301 654.2 788.5 1569.7 2358.2 3139.3 4906.1 6541.5 8176.9 9812.3 36.00 EC型磁芯 PhilipsEC35 0.843 0.968 0.816 73.1 88.1 175.4 263.6 350.9 548.4 731.2 913.9 1096.7 6.53 EC41 1.210 1.350 1.634 146.4 176.4 351.2 527.6 702.4 1097.7 1463.6 1829.5 2195.4 10.80 EC52 1.800 2.130 3.834 343.5 414.1 824.3 1238.4 1648.6 2576.4 3435.3 4294.1 5152.9 18.80 EC70 2.790 4.770 13.308 1192.4 1437.3 2861.3 4298.6 5722.6 8943.2 11924.2 14905.3 17886.4 40.10 ETD型磁芯ETD29 0.760 0.903 0.686 61.5 74.1 147.6 221.7 295.1 461.2 614.9 768.6 922.4 5.50 ETD34 0.971 1.220 1.185 106.1 127.9 254.7 382.6 509.4 796.1 1061.4 1326.8 1592.1 7.64 ETD39 1.250 1.740 2.175 194.9 234.9 467.6 702.5 935.3 1461.6 1948.8 2436.0 2923.2 11.50 ETD44 1.740 2.130 3.706 332.1 400.3 796.8 1197.1 1593.7 2490.6 3320.8 4150.9 4981.1 18.00 ETD49 2.110 2.710 5.718 512.3 617.6 1229.4 1846.9 2458.8 3842.6 5123.4 6404.3 7685.1 24.20154磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) P型(罐型)磁芯 Philips704 0.070 0.022 0.002 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 1.0 1.4 1.7 2.1 0.07 905 0.101 0.034 0.003 0.3 0.4 0.7 1.1 1.5 2.3 3.1 3.8 4.6 0.13 1107 0.167 0.054 0.009 0.8 1.0 1.9 2.9 3.9 6.1 8.1 10.1 12.1 0.25 1408 0.251 0.097 0.024 2.2 2.6 5.2 7.8 10.4 16.3 21.8 27.2 32.7 0.50 1811 0.433 0.187 0.081 7.3 8.7 17.4 26.2 34.8 54.4 72.6 90.7 108.8 1.12 2213 0.635 0.297 0.189 16.9 20.4 40.5 60.9 81.1 126.7 169.0 211.2 253.5 2.00 2616 0.948 0.407 0.386 34.6 41.7 83.0 124.6 165.9 259.3 345.7 432.1 518.6 3.53 3019 1.380 0.587 0.810 72.6 87.5 174.2 261.6 348.3 544.4 725.8 907.2 1088.7 6.19 3622 2.020 0.774 1.563 140.1 168.9 336.1 505.0 672.3 1050.7 1400.9 1751.1 2101.3 10.70 4229 2.660 1.400 3.724 333.7 402.2 800.1 1202.9 1601.3 2502.5 3336.7 4170.9 5005.1 18.20 RM磁芯 PhilipsRM5 0.250 0.095 0.024 2.1 2.6 5.1 7.7 10.2 16.0 21.3 26.6 31.9 0.45 RM6 0.370 0.155 0.057 5.1 6.2 12.3 18.5 24.7 38.5 51.4 64.2 77.1 0.80 RM8 0.630 0.310 0.195 17.5 21.1 42.0 63.1 84.0 131.2 175.0 218.7 262.5 1.85 RM10 0.970 0.426 0.413 37.0 44.6 88.8 133.5 177.7 277.7 370.2 462.8 555.4 3.47 RM12 1.460 0.774 1.130 101.3 122.0 243.0 365.0 485.9 759.4 1012.5 1265.6 1518.8 8.34 RM14 1.980 1.100 2.178 195.1 235.2 468.3 703.5 936.5 1463.6 1951.5 2439.4 2927.2 13.19 PQ磁芯 Philips42016 0.620 0.256 0.159 14.2 17.1 34.1 51.3 68.2 106.7 142.2 177.8 213.3 2.31 42020 0.620 0.384 0.238 21.3 25.7 51.2 76.9 102.4 160.0 213.3 266.6 320.0 2.79 42620 1.190 0.322 0.383 34.3 41.4 82.4 123.8 164.8 257.5 343.3 429.2 515.0 5.49 42625 1.180 0.502 0.592 53.1 64.0 127.4 191.3 254.7 398.1 530.8 663.4 796.1 6.53 43220 1.700 0.470 0.799 71.6 86.3 171.8 258.1 343.6 536.9 715.9 894.9 1073.9 9.42 43230 1.610 0.994 1.600 143.4 172.8 344.1 516.9 688.1 1075.4 1433.9 1792.4 2150.9 11.97 43535 1.960 1.590 3.116 279.2 336.6 670.0 1006.6 1340.1 2094.2 2792.3 3490.4 4188.4 17.26 44040 2.010 2.490 5.005 448.4 540.5 1076.1 1616.6 2152.1 3363.3 4484.4 5605.5 6726.6 20.45 注:表中输出功率按式(7.23)计算。