电感元件设计规范0A_0606 1129

电感元件设计规范

文件编号：XXXXXXXX

制订：

审核：

批准：

生效日期：

会签部门会签人/日期会签部门会签人/日期研发部行政部

采购部商务部

制造中心财务部

人事部国际销售部

IT部国内销售部

大机事业部发电事业部

变更记录

项次版次变更内容制定制定日期1 00 First Draft

索引与目录

1 目的4

2电磁学基本概念及公式 (4)

2.1 基本概念 (4)

2.2 基本公式 (4)

3磁元件的基本特性 (5)

3.1 磁滞效应（Hysteresis Effect）： (5)

3.2 霍尔效应（Hall Effect）： (5)

3.3 临近效应（Proximity Effect） (5)

3.4 磁材料的饱和 (6)

3.5 磁芯损耗 (6)

4电感磁芯的分类及特点 (7)

4.1 磁芯材料的分类及其特点 (7)

4.1.1 铁氧体（Ferrite） (7)

4.1.2 硅钢片（Silicon Steel） (7)

4.1.3 铁镍合金（又称坡莫合金或MPP） (8)

4.1.4 铁粉芯（Iron Powder） (8)

4.1.5 铁硅铝粉芯（又称Sendust或Kool Mu） (8)

4.2 磁芯的外形分类： (8)

4.3 电感的结构组成 (9)

4.3.1 环型电感 (9)

4.3.2 EE型电感/变压器 (10)

4.4 电感的主要类型： (10)

4.5 电感磁芯主要参数说明 (10)

5电感在UPS中的应用 (11)

6电感设计的原则 (14)

6.1 原则一：电感不饱和（感值下降不超出合理范围） (14)

6.2 原则二：电感损耗导致的温升在允许的范围内（考虑使用寿命） (17)

6.3 原则三：电感的工艺要求可以达成 (19)

7设计步骤 (21)

8附录 (22)

8.1 设计范例 (22)

8.2 MicroMetals厂商提供的应用文档 (22)

1 目的

磁性元件的设计是开关电源设计中的重点和难点，究其原因是磁性元件属非标准件，其 设计时需考虑的设计参数众多，工艺问题也较为突出，分布参数复杂。为帮助硬件工程 师尽快了解磁性元件，优化设计并减少设计中的错误，特制定此规范。

2 电磁学基本概念及公式

2.1 基本概念

1） 磁通：穿过磁路的磁力线的总数，以Ф表示，单位韦伯（Wb ）。 2） 磁通密度（磁感应强度）：垂直于磁力线的方向上单位面积的磁通量，以B 表示，单位高斯（Gauss ）或特斯拉（T ），1 T=104 Gauss 。 3） 磁场强度：单位磁极在磁场中的磁力，以H 表示，单位安[培]每米（A/m ）或奥斯特（Oe ），1 Oe=103/4π A/m 。 4） 磁导率：磁通密度与磁场强度之比，以μ表示，实际使用中通常指相对于真空的磁导率，真空中的磁导率μ0 =4π×10-7 H/m 。

5） 磁体：磁导率远大于μ0 的物质，如铁，镍，钴及其合金或氧化物等。

6） 居里温度点：磁体在温度升高时，其磁导率下降，当温度高到某一点时，磁性基本消失，此温度称为居里温度点。

7） 磁势：建立磁通所需之外力，以F 表示。

8） 自感：磁通变化率与电流变化率之比称自感，以L 表示。

9） 互感：由于A 线圈电流变化而引起B 线圈磁通变化的现象，B 线圈的磁通变化率与A 线圈的电流变化率之比称为A 线圈对B 线圈的互感，以M 表示。

2.2 基本公式

法拉第电磁感应定律：

穿过闭合回路的磁通发生变化，回路中会产生感应电流。如果回路不闭合，无感应电流，但感应电动势依然存在，感应电动势的大小：

磁场中的磁体存储的能量为：

为磁场中磁体的体积其中V BHV W m 2

1

=

d e N dt φ

=为等效磁路长度

其中磁场强度为铁窗面积其中磁通密度磁通磁势磁导率l l NI H A A B R

F NI F H B / / / / =====φφμ图2.1 环形铁心的铁窗

面积与磁路长度示意图

电学与磁学的对偶关系表：

3磁元件的基本特性

3.1 磁滞效应（Hysteresis Effect）：

磁化过程中，磁通密度B的变化较磁化力F的变化迟缓的现象称为磁滞。

3.2 霍尔效应（Hall Effect）：

流过电流的导体穿过磁场时，在导体两端产生感应电势的现象，称为霍尔效应。

3.3 临近效应（Proximity Effect）

流过电流的导线会产生磁场，相邻的导线在相互的磁场（也可以是外加磁场）作用下会产生电流挤到导体一边的现象成为临近效应。相邻层的导线若电流方向相同，电流会往外侧挤，相邻层的导线若电流方向相反，电流会往外内侧挤，如下图所示。临近

R

磁阻

R

电阻

F＝ΦR

洛伦兹定律

ε＝I R

欧姆定律

H

磁场强度

E

电场强度

B

磁通密度

J

电流密度

μ

磁导率

γ

电阻率

Φ

磁通

I

电流

F

磁通势

ε

电动势

磁路

电路

图3.1 磁滞曲线图

表2.1 磁滞曲线图

图3.2 霍尔效应示意图