非晶、纳米晶软磁合金磁芯介绍

什么叫磁放大器？

定义 核心组成 核心部分优点 工作原理 工作特性
什么叫磁放大器？

定义 磁放大器，是用具有非线性特性的铁磁材料制 成铁心，并用直流和交流电流使其磁化以进行 电量变换的电器。磁放大器主要用于电气自动 控制系统中，如电机的调速、调压等。
什么叫磁放大器？

核心组成 磁放大器能使开关电源得到精确的控制，从而 提高了其稳定性。 磁放大器磁芯可以用坡莫合金，铁氧体或非晶 或纳米晶（又称超微晶）材料制作。
1、饱和磁感高 2、恒导磁场宽 3、电感随叠加直流衰减少、铁损低 4、优良的频率特性 5、良好的温度稳定性
应用范围

主要用在电源中的扼流圈、储能电感, DC/DC ( AC/DC ) 转换器用滤波线圈，常规差模滤波 线圈,汽车音响用滤波线圈,适配器及电池充电 器用滤波线圈等。
恒电感
笔记本电脑 电源适配器
计算机ATX电源（内部）
朗讯51.8V-15A通信开关电源 （内部）
滤波电感磁芯

电感的滤波作用
XL=ωL 电感对交流电是有阻碍作用的：在交流电频率一定的 情况下，电感量越大，对交流电的阻碍能力越大。在 电感量一定的情况下，交流电的频率越高，电感对交 流电的阻碍能力也越大。也就是说，电感有阻止交流 电通过而让直流电通过的特性
保护用电流互感器磁芯

漏（触）电保护器用零序电流互感器铁芯，采 用Fe-Ni基非晶态合金、超微晶（纳米晶）软 磁合金制成。根据不同的技术要求，分别用于 家用、工业用及要求高灵敏度的漏（触）电保 护器等。

性能特点
性能特点
保护用电流互感器主要与继电装置配合，在 线路发生短路过载等故障时，向继电装置提 供信号切断故障电路 ，以保护用电流互感器， 以保护供电系统的安全。保护用微型电流互 感器的工作条件与测量用互感器完全不同， 保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十 倍的电流时才开始有效的工作。保护用互感 器主要要求：1、绝缘可靠，2、足够大的准 确限值系数，3、足够的热稳定性和动稳定性。



由图(a)知：纳米晶磁芯的磁导率随温度的变化量远低 于铁氧体磁芯，可提高开关电源的稳定性和可靠性。 由图(b)知：纳米晶磁芯的/μB乘积比铁氧体磁芯高许多 倍，意味着可大大减小高频变压器的体积及重量。 由图(c)知：当温度发生变化时，超微晶磁芯的损耗远 低于铁氧体磁芯。铁氧体磁芯的居里点温度较低,在高 温下容易退磁。若采用超微晶磁芯制作变压器，即可 将工作时的磁感应强度变化量从0.4T提高到1.0T，使 功率开关管的工作频率降低到100kHz以下。

交直流滤波器是由电感器和电容器构成的网 路，可使混合的交直流电流分开。电源整流 器中，即借助此网路滤净脉动直流中的涟波 ，而获得比较纯净的直流输出。
噪音滤波器
噪声抑制器用饱和电感磁芯
性能特点 尖峰抑制磁芯能有效地抑制由电流快速变化产生的尖 峰电压。其具有很低的磁滞损耗和较高的矩形比。当 电流突变时，呈现极高的感抗，阻碍整流管反向电流 的增加。 应用范围 体积小，可以广泛应用于高频开关电源和其它电子设 备中降低开关管的尖峰，抑制输出高次纹波幅值。具 有发热小（损耗小）、占用空间小的优点，常用于套 在晶体管管脚上使用。
什么叫磁放大器？

核心部分优点 非晶、纳米晶软磁材料因具有高磁导率，高矩 形比和理想的高温稳定性，将其应用于磁放大 器中，能提供无与伦比的输出调节精确性，并 能取得更高的工作效率，因而倍受青睐。非晶 、纳米晶磁芯除上述特点外还具备以下优点： 1）饱和磁导率低；2）矫顽力低；3）复原电 流小；4）磁芯损耗少；
铁镍基非晶合金

Leabharlann Baidu

组成：40%Ni、40%Fe及20%类金属元素 性能：1. 具有中等饱和磁感应强度（0.8T）、 较高的初始磁导率和很高的最大磁导率以及高 的机械强度和优良的韧性。2.在中、低频率下 具有低的铁损。3.空气中热处理不发生氧化， 经磁场退火后可得到很好的矩形回线。 应用：广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁 芯、磁屏蔽等。
在开关电源的EMI滤波器中的应用


由VAC公司生产的钴基纳米晶磁芯 VIT-ROVAC 6025Z，可广泛用于开关电源的EMl滤波器中，能有 效地抑制由电流快速变化所产生的尖峰电压。在纳米 晶磁芯上绕一圈或几圈铜线，即可制成一个尖峰抑制 器，其构造非常简单，而对噪声干扰的抑制效果非常 好。VITROVAC 6025Z纳米晶磁芯具有极低的磁芯损 耗和很高的矩形比，当电流突变为零时呈现出很大的 电感量，能对整流管的反向电流起到阻碍作用。 如图
铁基纳米晶合金



组成：铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所 构成的合金，经快速凝固工艺形成一种非晶态材料。热 处理后获得直径为10－20 nm的微晶,弥散分布在非晶态 的基体上，被称为微晶、纳米晶材料。 性能：具有优异的综合磁性能，高饱和磁感、高初始磁 导率、低Hc，高磁感下的高频损耗低，电阻率比坡莫合 金高。经纵向或横向磁场处理，可得到高Br或低Br 值。 是目前市场上综合性能最好的材料。 应用：广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大 器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、电流 互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯。
应用范围
各种型号滤波电感
EMI滤波器上使用的滤波电感
滤波电感在计算机中的应用
EMI滤波器上使用的滤波电感
高频大功率磁芯

性能特点
具有高饱和磁感应强度，较低的铁损和矫顽力，使 用频率1-100KHz范围内。

应用范围
1. 2. 3. 4. 5.
6.
中高频加热电源铁芯 逆变式电焊机变压器铁芯 不间断电源装置铁芯 功率变压器铁芯 开关电源变压器铁芯 高能加速器用铁芯
非晶、纳米晶软磁合金 磁 芯 介 绍
讲授人：朱正吼
非晶及纳米晶软磁合金




牌号和基本成分 铁基非晶合金 铁镍基非晶合金 铁基纳米晶合金 非晶及纳米晶软磁合金磁芯 非晶及纳米晶磁芯应用汇总 销售---思考
牌号和基本成分
1K101 Fe-Si-B快淬软磁铁基合金 1K102 Fe-Si-B-C快淬软磁铁基合金 1K201 高脉冲磁导率快淬软磁钴基合金

EMI滤波器

EMI滤波的原理：
市电进入电源后，首先经过是最前级的EMI滤 波电路部份，EMI滤波的主要作用是滤除外界 电网的高频脉冲对电源的干扰，同时还有减少 开关电源本身对外界的电磁干扰。
EMI滤波器内部
EMI滤波器
EMI滤波器
扼流圈


抗扼交变电流的电感性线圈。利用线圈电抗与 频率成正比关系，可扼制高频交流电流，让低 频和直流通过。 用于整流时称“滤波扼流圈”； 用于扼制声频电流时称“声频扼流圈”； 用于扼制高频电流时称“高频扼流圈”。 用于“通直流、阻交流”的电感线圈叫做低频 扼流圈。

性能特点 应用范围 各种滤波器
所用非晶材料性能特点




具有极高的初始导磁率，在地磁场下具有大的阻抗和插入损耗， 对若干扰具有极好的抑制作用，在较宽的频率范围内呈现出无共 振插入损耗特性。 高初始导磁率：是铁氧体的5-20倍，因而具有 更大的插入损耗，对传导干扰的抑制作用远大于铁氧体。 高饱和磁感应强度：比铁氧体高2-3倍。在电流强干扰的场合不易 磁化到饱和。 卓越的温度稳定性：较高的居里温度，在有较大温度波动的情况 下，合金的性能变化率明显低于铁氧体，具有优良的稳定性，而 且性能的变化接近于线性。 灵活的频率特性：而且更加灵活地通过调整工艺来得到所需要的 频率特性。通过不同的制造工艺，配合适当的线圈匝数可以得到 不同的阻抗特性，满足不同波段的滤波要求，使其阻抗值大大高 于铁氧体。
实例1：纳米晶磁芯在开关电源中的应用

高频变压器中的应用 共模电感中的应用 EMI滤波器中的应用 纳米晶磁芯在开关电源应用结论
在开关电源的高频变压器中的使用

性能比较：铁基纳米晶磁芯和铁氧体磁芯
德国VAC公司生产的VITROPERM 5OOF铁基纳米晶磁芯 西门子公司生产的N67系列铁氧体磁芯
什么叫磁放大器？

工作原理 如图铁心A和B的结构尺寸及材料均相同，每个铁心上绕有直流
绕组和交流绕组，两直流绕组和两交流绕组的匝数相同。两直流 绕组反接串联后接至直流控制电源。两铁心中的交流磁通Φ～方 向相同，而直流磁通Φ=方向则相反。两直流绕组反接串联的目 的是为了抵消两铁心中的交流磁通在直流绕组上感应的交变电动 势。当直流绕组中输入的直流控制电流为零时，两铁心中均无直 流励磁，两交流绕组的电感最大,电抗值也最大,此时交流负载电 流为最小。当输入直流控制电流时，铁心中的直流磁通增加，磁 通密度相应增加，两交流绕组的电感减小，输出交流负载电流增 大。
什么叫磁放大器？

工作特性 电流放大系数=磁放大器输出电流/输入电流; 功率放大系数=输出负载功率/输入控制功率。 简单磁放大器的输出电流与输入电流的极性无 关。输入控制电流为零时,输出电流并不等于 零,而有一空载电流I0。
各种滤波器

交直流滤波器 噪音滤波器 EMI滤波器 扼流圈
交直流滤波器
在开关电源的共模电感中的应用


采用纳米晶磁芯制作共模电感时，只须绕很少的 匝数，即可获得很大的电感量，从而降低了铜损 ，节省了线材，减小了共模电感的体积。 用纳米晶磁芯制成的共模电感具有很高的共模插 入损耗，能在很宽的频率范围内对共模干扰起到 抑制作用，因而不需要使用复杂的滤波电路。
分别用铁氧体磁芯、超微晶磁 芯制成共模电感，二者的外形比较
AC/DC电源
电池充电器
电流互感器磁芯
将大电流变成小电流的互感器。作用是把数值 较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较 小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。 如400/5的电流互感器，可以把实际为400A的 电流转变为5A的电流。 电力互感器磁芯 精密电流互感器 保护用电流互感器


电力互感器磁芯
1K202
高剩磁比快淬软磁钴基合金 高磁感低损耗快淬软磁钴基合金 高频低损耗快淬软磁钴基合金 高起始磁导率快淬软磁钴基合金 淬态高磁导率软磁钴基合金 Fe-Ni-P-B快淬软磁铁镍基合金
1K103 Fe-Si-B-Ni快淬软磁铁基合金 1K203 Fe-Si-B-Ni Mo快淬软磁铁基 1K204 合金 Fe-Si-B-Cr(及其他元素)快淬 1K105 1K205 软磁铁基合金 高频低损耗Fe-Si-B快淬软磁 1K106 1K206 铁基合金 1K104 1K107 高频低损耗Fe-Nb-Cu-Si-B快 淬软磁铁基纳米晶合金
1K501 1K502
Fe-Ni-V-Si-B快淬软磁铁镍基合 金
铁基非晶合金


组成：80%Fe、20%Si,B类金属元素 性能：1. 高饱和磁感应强度（1.54T）； 2. 与硅钢片的损耗比较：磁导率、激磁 电流和铁损等都优于硅钢片。特别是铁 损低（为取向硅钢片的1/3－1/5），代 替硅钢做配电变压器可节能60－70％。 应用：广泛应用于配电变压器、大功率开关电 源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆 变器铁芯，适合于10kHz 以下频率使用。
非晶及纳米晶软磁合金磁芯

磁放大器磁芯 滤波电感磁芯 高频大功率磁芯 恒电感磁芯 电流互感器磁芯 实例1：磁芯在开关电源中使用 实例2：非晶磁芯在LED灯具上应用
磁放大器磁芯


什么是磁放大器 性能特点

应用范围 计算机ATX电源和通讯开关电源
性能特点
应用范围
磁放大器能使开关电源得到精确的控制，从而 提高了其稳定性。
高频加热电源
中高频钎焊电源
恒电感磁芯


性能特点 非晶恒电感具有高饱和磁感应强度，减少线圈匝 数；高线性导磁率，使得加较大偏置直流后仍保 持很好的线性(偏至直流特性好)；优良的频率特 性和温度稳定性，可以在较高温度使用保持良好 的频率特性；低的高频损耗，减少温升。 应用范围
性能特点




铁基纳米晶软磁合金具有与坡莫合金相近的初 始磁导率及温度稳定性以及更小的比重，在磁 芯尺寸、性能相同的条件下，比坡莫合金磁芯 重量更轻（约轻1/3）、价格更低。广泛应用 于电力测量和保护。
精密电流互感器

电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电 流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量 仪表、继电保护等。高磁导率、低损耗（更小 比差和角差），广泛应用于电表计量检测用、 远程抄表系统。