变压器磁芯参数及AP法选磁芯.pdf-资料库

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磁芯材料的分类软磁铁氧体由于自身的特点在开关电源中应用很广泛。其优点是电阻率高、交流涡流损耗小，价格便宜，易加工成各种形状的磁芯。缺点是工作磁通密度低，磁导率不高，磁致伸缩大，对温度变化比较敏感磁芯分为铁氧体磁芯和合金类磁芯铁氧体磁芯：锰锌系列，镍锌系列，镁锌系列合金类磁芯：硅钢材，铁粉芯，铁硅铝合金，铁镍合金，钼坡莫合金，非晶、微晶合金 1. 铁氧体磁芯 A）锰锌系：组成：Fe2O3 71%，MnO 20%，其他为 ZnO 电阻率高（10omh-cm）铁芯损耗低居里温度高形状：EE,ER,EI,PQ,RM,POT 用途：功率变压器，EMI 共模滤波器，储能电感 B）镍锌系：组成：Fe2O3 50%，NiO 24%，其他为 ZnO 电阻率高（⸴omh-cm）铁芯损耗较锰锌系高工作频率高居里温度高形状：DR,R,环形用途：常模滤波器，储能电感 2. 合金类磁芯 A）硅钢片极高的磁导率（μ约 60000）很高的饱和磁通密度（0.6T~1.9T）电阻率非常低（取决于硅含量），故使用频率不高成本低廉型式：片状或带状以及加工后的 O 型，R 型等 B）铁粉芯极细的铁粉和有机材料粘合磁导率在 10~75 之间低成本铁芯损耗很高型式：EE，ER，环形等 C）铁硅铝合金铝 6%，硅 9%，铁 85%组合成磁导率在 26~125 之间成本中等铁芯损耗低

型式：环形 D）铁镍合金镍 50%，铁 50%组合而成饱和磁通密度高于铁硅铝合金成本高于铁硅铝合金铁芯损耗于铁硅铝合金和铁粉芯之间型式：环形 E）钼坡莫合金钼 2%，铁 17%，镍 81%组成磁导率在 14~550 之间饱和磁通密度最高成本最高铁芯损耗最低，稳定性最好型式：环形 F）非晶，微晶合金采用特殊工艺制造完成（使用超级冷凝固技术一次成型）分为铁基，铁镍基，钴基和超微晶四大系可加工成各种不同特性的产品型式：环形，CD 型根据变压器用途选磁芯： PQ 功率磁芯：功率传输变压器，开关电源变压器，滤波电感器，宽频及脉冲变压器，转换电源变压器主要材质：TP3，TP4 EP 型高导磁芯：主要用于滤波器波形整理，消除杂波，使视频清晰或音频保真根据工作频率，功率大小，电感量大小，安装空间选择磁芯： TP3 材质适用工作频率范围：温度升高，功率呈下降趋势，中心工作频率 25KHz—200KHz TP4 材质适用工作频率范围：中心工作频率在 200KHz—300KHz TH7，TH10,TH12 材质适用工作频率范围：中心工作频率小于 150KHz 小于 5W 可用磁芯： ER9.5，ER11.5,EE8.3，EE10，EE13，EP7，EP10，RM4，UI19.8，URS7 5—10W 可用磁芯： ER20，EE19，RM5，GU14，EI22，EF16，EP13，UI11.5 10—20W 可用磁芯： ER25，EE20，EE25，RM6，GU18，EF20 20—50W 可用磁芯：

ER28，EI28，EE28，EE30，EF25，RM8,GU22,PQ20,EFD20 50—100W 可用磁芯： ER35，ETD34，EE35，EI35，EF30，RM10，GU30，PQ26, 100—200W 可用磁芯： ER40，ER42，EI40，RM12，GU36，PQ32 200—500W 可用磁芯： ER49，EC53，EE42，EE55，RM14，GU42，PQ35，PQ40，UU66 500W 以上可用磁芯： ER70，EE65，EE85，GU59，PQ50，UU80，UU93 根据滤波器电感量大小： AL=（L/）*1000000 UU 型磁芯：1300—6000 EP 型磁芯：5000—12000（EP7，EP10，EP13，EP17） ET,FT 型磁芯：1500—9000 EE 型磁芯：1500—13000 磁芯结构的选择：选择时要尽量降低漏磁和漏感，增加线圈散热面积，有利于屏蔽，线圈绕线容易，装配接线方便。不同磁芯对变压器的工作影响：罐型磁芯：骨架和绕组几乎全部被磁芯包裹起来，致使它对 EMI 的屏蔽效果非常好;罐型磁芯尺寸均符合 IEC 标准，在制造的时候互换性非常好;可提供简单型骨架(无插针的)和 PCB 板安装骨架 (有插针);由于罐型形状的设计，致使与其它类型同等尺寸的磁芯相比费用更高;由于它的形状不利于散热，因此不适于应用于大功率变压器电感器。 RM 型磁芯：与罐型相比，切掉了罐型的两个对称的侧面，这重设计更有利于散热和大尺寸的引线引出; 与罐形相比，节约了大约 40%的安装的空间；骨架有无针型的和插针型的;可以采用一对夹子进行安装;RM 型磁芯可以作成扁平形状(适合现在的平面变压器或者是直接把磁芯装配到已经设计好绕组的印制板电路上);虽然屏蔽效果不如罐型的好，但是仍然不错。 E 型磁芯：与罐型磁芯相比，E 型磁芯的费用要低的多，再加上绕制和组装都比较简单，这种磁芯形状现在应用最广，但是它的缺点是不能提供自我屏蔽；E 型磁芯可以进行不同方向的安装，也可以几付叠加应用更大的功率；这种磁芯可以作成扁平形状(是现在平面变压器很流行的磁芯形状)；也可以提供无针和插针型骨架；由于其散热非常好、可以叠加使用，一般大功率电感器和变压器都使用这种形状的磁芯。 PQ 型磁芯： PQ 型磁芯专门为开关电源用电感器和变压器设计。PQ 形状的设计优化了磁芯体积、表面积和绕组绕制面积之间的比率;这种设计，使的使用最小的磁芯提供最大的电感量和最大化的绕制面积成为可能;这种设计，使得在最小的变压器体积和重量下，获得最大的输出功率，并且占用最小的 PCB 安装空间;可以使用一付夹子进行安装固定;这种有效的设计也使的磁

芯的磁路截面积更加统一，因此这种磁芯结构也使得比其它的磁芯结构设计有更少的工作热点。 EP 型磁芯： EP 型磁芯的圆形中心柱立体形结构，除了与 PCB 板接触的末端外，完全的把绕组包裹了起来，屏蔽非常好;这种独特的形状最小化了在两片磁芯装配时接触面形成的气隙的影响，并且提供了一个更大的体积和总的空间利用率的比例。环形磁芯：对于制造商来说，环型磁芯是最经济的，在与其可比较的各种磁芯中，它的花费是最低的; 由于使用骨架，附加的和组装的费用等于零;适合时可以使用绕线机进行绕制;它的屏蔽也是非常不错的。 PQ 型磁芯参数：特点：有 10 种形状构成系列供选用。为高密度安装而设计的磁芯形状。用途：开关电源用变压器，扼流圈等。

EP 型磁芯参数：

漏感的产生导线的电导率大约为空气电导率的 109 倍，而变压器用的铁氧体磁芯材料的磁导率大约只有空气磁导率的 104 倍。因此磁通在通过铁氧体磁芯构成的磁路时，就会有一部分漏入空

气，在空气中形成闭合磁路，从而产生漏磁。而且随着工作频率的提高，所使用的铁氧体磁芯材料的磁导率会降低。因此在高频下，这种现象更为明显。减小漏感的方法： 1. 每一组绕组都要绕紧，并且要均匀分配 2. 应出现的地方要尽量成直角，并紧贴骨架壁 3. 未能绕满一层的要平均疏绕满一层 4. 绝缘层尽量减少，满足耐压要求即可 5. 如空间有余，可考虑加长型骨架，尽量减少厚度 AP 法选磁芯：另初次绕组的有效值电压为，初次线圈的匝数为，所选磁芯的交流磁通密度为，磁通量为φ，开关周期为 T 开关周期为 f，初次侧电流的波形系数是，磁芯有效横截面积为有关系式：考虑到=关系式之后 4* K  k f f 波形系数 Kf ： k f  rms U U ave 波形因数 kf： Urms 采用有效值，Uave 采用均绝值正弦波的有效值为峰值的√2/2 倍,绝对均值为峰值的 2/π倍可推导出：同理设次级绕组电压为，其绕组为，可得：设绕组的电流密度为 J，导线截面积为 S=I/J，高频变压器的窗口利用系数为，初次绕组有效值电流为 I1,I2，绕组面积被完全利用时：

将（5）（6）整理进（8）后得：高频变压器的视在功率为初次绕组所承受的总功率，即 S=PO+PI。因电源效率η=PO/PI，最终得到：

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