磁性元件设计

增量磁导率 表示该点附近磁感应强度 随磁场强度变化的情况。
m
B H
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开关变换器建模、控制和设计 基本参数
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5) 温度系数
温度在T1～T2范围内变化时，温度每变化一度相应磁导率 的相对变化量，即：
au
m2 m1 m1
T2
1 T1
硬磁性材料
硬磁材料是指那些经过饱和磁化后，即使去掉外部磁化磁场，材料中 的剩磁仍能长时间地保持磁化状态，并在周围空间产生长久不变的磁场
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Bs:饱和磁感应强度Saturation Flux Density ；
Br:剩余磁感应强度Remanence ；
Hc:矫顽力 Coercive Force；
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开关变换器建模、控制和设计 磁性材料
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1) 磁滞回线(B-H曲线)
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2) 磁导率m
绝对磁导率 相对磁导率
m B/H mr m / m0
真空磁导率
m0 4 107 H / m
等效磁导率
带有气隙的磁芯或者非均匀横截面的磁芯中，
各段磁路中和气隙中的m值不同。通常用均匀的
环形磁芯的磁导率等效。
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在闭合磁路中（漏磁可忽略），有效磁导率me为:
第六章 磁性元器件设计
6.1 基本知识 6.2 高频变压器设计 6.3 电感设计
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开关变换器建模、控制和设计 6.1 基本知识
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基本参数 磁性材料 磁路基本定律 电导体的设计
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开关变换器建模、控制和设计 基本参数
表征磁场中某一点的磁性强弱和
方向的矢量(右手定则 )
B
F IL
2) 磁导率m
是表征磁场中铁芯磁性能的物理量，可用来衡量 磁介质导磁能力。
3) 磁场强度H 某点磁感应强度B与磁导率μ的比值： H B / m
4) 磁通f 穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总和，即 f BS
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开关变换器建模、控制和设计 基本参数
开关变换器建模、控制和 设计
第六章磁性元器件设计
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开关变换器建模、控制和设计 电感和变压器
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L
电感器 (Inductor)
电感量 L
变压器 (Transformer)
原副边匝数 比NP / NS
NP NS
是否算出电感的L和变压器的NP / NS就可以了？
(T2 T1 )
μ1、μ2分别是温度为 T1、T2时的磁导率。
6) 居里温度
铁磁物质的磁化强度随温度过度升高将会下降，当达到某一 临界温度时，自发磁化（即磁畴）便消失，这一临界温度称 居里温度。
确定了磁性器件工作的上限温度。
7) 电感因数AL
具有一定形状和尺寸的磁芯上每匝线圈产生的自感量
，称为自感系数，即：AL L / N 2
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开关变换器建模、控制和设计 磁性材料
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1) 磁滞回线(B-H曲线)
磁感应强度随外加磁 场强度的变化曲线
磁饱和特性 B达到Bs时，增大H，B不再增大。
磁化的不可逆性 磁化曲线与退磁曲线不重合特性。
磁滞现象
磁感应强度B 的改变滞后于磁场 强度H 的现象称为磁滞现象。
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开关变换器建模、控制和设计 目录
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第六章 磁性元器件设计
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1) 磁感应强度B；
2) 磁导率m；
3) 磁场强度H；
4) 磁通f；
5) 温度系数； 6) 居里温度； 7) 电感因数AL；
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开关变换器建模、控制和设计 基本参数
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1) 磁感应强度B
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开关变换器建模、控制和设计 6.1 基本知识
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基本参数 磁性材料 磁路基本定律 电导体的设计
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开关变换器建模、控制和设计 磁性材料
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1) 磁滞回线(B-H曲线)； 2) 加气隙后磁滞回线的变化； 3) 电路中磁芯三种工作状态； 4) 磁性材料的分类； 5) 磁芯损耗； 6) 磁芯的选择；
3) 电路中磁芯三种工作状态
第一类：双向磁化 变压器、交流滤波电感
第二类：单向磁化 第三类：单向磁化
Hale Waihona Puke Baidu
单端变换器中的脉冲变压器 直流滤波电感
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开关变换器建模、控制和设计 磁性材料
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4) 磁性材料的分类
磁性材料按照磁化后去磁的难易程度，可分为:
me
L
4N 2
l Ae
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L：线圈自感、N：线圈匝数 Ae：磁芯截面积、l：磁路长度 8
开关变换器建模、控制和设计
基本参数
2)磁导率m
初始磁导率 最大磁导率
磁性材料磁化曲线始端
磁导率的极限值: mi
1
m0
lim
H 0
B H
磁导率中的最大值mm
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I
N
H
lc
H
B mr m0
lc
B m0
B mr m0
lc
mr
H
lc
mr
H
lc
1
mr lc
等效磁导率
me
mr
1
mr
lc
1
mr
1
lc
mr 1
lc
剩余磁感应强度
Br *
mem0 Hc
lc
m0 Hc
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开关变换器建模、控制和设计 磁性材料
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矩形系数
剩余磁感应强度Br与饱和磁感应强度Bs之比。 用来表征磁芯材料特性矩形程度的参数。
S型回线 高导磁率软磁材料
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矩形回线 坡莫合金软磁材料
扁平回线 宽恒导磁合金材料
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开关变换器建模、控制和设计 磁性材料
2) 加气隙后磁滞回线的变化
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