磁性材料介绍精选文档.ppt

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1、磁性材料介绍本讲稿第一页，共十二页电子镇流器中的磁材料的类型电子镇流器中的磁材料的类型n n 一、脉冲变压器型：一、脉冲变压器型：n n 二、功率型；二、功率型；n n 三、抗三、抗EMIEMI滤波型。滤波型。本讲稿第二页，共十二页脉冲变压器开关类脉冲变压器开关类n n如我们的驱动磁环如我们的驱动磁环,它是在一定的频率下工它是在一定的频率下工作在饱和与非饱和之间作在饱和与非饱和之间.它是工作在近似恒它是工作在近似恒定的正弦电流下定的正弦电流下.对磁环的饱和程度影响的因数对磁环的饱和程度影响的因数.1.1.磁场磁场:随着电流的相位的增加随着电流的相位的增加,电流增大电流增大.磁环磁环上的分布磁场

2、上的分布磁场H=N*I/LeH=N*I/Le也逐渐增大也逐渐增大,进入饱进入饱和状态和状态(在在50KHz50KHz下材料的饱和磁场约为下材料的饱和磁场约为40A/m,40A/m,这时的电压已经明显畸变这时的电压已经明显畸变)。在驱动。在驱动磁环上的磁场磁环上的磁场H*Le=NH*Le=N1 1*I*I1 1-N-N2 2*I*I2 2-N-N3 3*I*I3 3,因此因此副绕组上的电流会对磁场的饱和有所影响副绕组上的电流会对磁场的饱和有所影响.本讲稿第三页，共十二页脉冲变压器开关类脉冲变压器开关类2.2.2.2.工作频率工作频率工作频率工作频率:工作频率越高材料通常越容易饱和工作频率越高材料

3、通常越容易饱和工作频率越高材料通常越容易饱和工作频率越高材料通常越容易饱和.因因因因 为磁性能为磁性能为磁性能为磁性能的产生是由于磁壁的运动的产生是由于磁壁的运动的产生是由于磁壁的运动的产生是由于磁壁的运动,频率越高产生频率越高产生频率越高产生频率越高产生 的磁滞效应越大，的磁滞效应越大，的磁滞效应越大，的磁滞效应越大，饱和磁场饱和磁场饱和磁场饱和磁场HsHsHsHs和饱和磁感应强度和饱和磁感应强度和饱和磁感应强度和饱和磁感应强度BsBsBsBs越小越小越小越小.3.3.还受温度等其他因素的影响。还受温度等其他因素的影响。本讲稿第四页，共十二页脉冲变压器开关类脉冲变压器开关类4.4.4.4.振

4、幅磁导率，驱动与工作频率的关系振幅磁导率，驱动与工作频率的关系振幅磁导率，驱动与工作频率的关系振幅磁导率，驱动与工作频率的关系:结电容结电容结电容结电容:C:C:C:CT T T T(V)=C(V)=C(V)=C(V)=CT T(0)*(1-V/V(0)*(1-V/V(0)*(1-V/V(0)*(1-V/Vbi bi)-m-m-m-m m:m:m:m:电容梯度因子。电容梯度因子。电容梯度因子。电容梯度因子。bi:bi:bi:bi:内建电势内建电势内建电势内建电势 晶体管的晶体管的晶体管的晶体管的TsTsTsTs随电压增加而变大随电压增加而变大随电压增加而变大随电压增加而变大,因此磁环的次级电压

5、会因此磁环的次级电压会因此磁环的次级电压会因此磁环的次级电压会影响影响影响影响Ts(TsTs(TsTs(TsTs(Ts与初级无直接关系与初级无直接关系与初级无直接关系与初级无直接关系),),),),次级电压次级电压次级电压次级电压V”V”V”V”由初级匝数、由初级匝数、由初级匝数、由初级匝数、匝比、主电流及其对应的振幅磁导率决定。匝比、主电流及其对应的振幅磁导率决定。匝比、主电流及其对应的振幅磁导率决定。匝比、主电流及其对应的振幅磁导率决定。本讲稿第五页，共十二页主电路中用的功率铁氧体主电路中用的功率铁氧体1.1.直流叠加性能，磁芯有好的直流叠加性能是确保直流叠加性能，磁芯有好的直流叠加性能是

6、确保电感在大磁场下有好的线性性，目的是模拟电感电感在大磁场下有好的线性性，目的是模拟电感在大电流下工作。我们测试直流叠加是在某一频在大电流下工作。我们测试直流叠加是在某一频率下率下(频率对频率对BsBs有影响），对电感加一小交流电压有影响），对电感加一小交流电压（或交流电流（或交流电流Ii)Ii)然后叠加一直流电流然后叠加一直流电流II所测得的所测得的电感电感L(I)/LoL(I)/Lo。总的电流产生的磁场是总的电流产生的磁场是H=HHi=(I+Ii)*N/Le,H=HHi=(I+Ii)*N/Le,磁芯在磁场磁芯在磁场H+HiH+Hi、H-HiH-Hi下产生的磁感应强度分别是下产生的磁感应强度

7、分别是B1B1、B2B2，振幅，振幅磁导率是磁导率是 a=B/(o*H)a=B/(o*H)。而在某一磁场下的。而在某一磁场下的电感与幅磁导率电感与幅磁导率aa成这样关系：成这样关系：L L（II）=o*a*Ae*N*N/Le=o*a*Ae*N*N/Le本讲稿第六页，共十二页主电路中用的功率铁氧体主电路中用的功率铁氧体n n因此提高直流叠加可以有两种方式：因此提高直流叠加可以有两种方式：（1 1）增加材料的饱和特性，使材料能承受大）增加材料的饱和特性，使材料能承受大 的磁场，有高的的磁场，有高的BsBs和大的饱和磁场，有高和大的饱和磁场，有高 的的aa，但这样材料通常初始磁导率会低些，即但这样材

8、料通常初始磁导率会低些，即i i 低但在大磁场下有高的低但在大磁场下有高的aa，线性性比较好。，线性性比较好。（2 2）在磁路上开气隙，增加磁阻，使磁芯上）在磁路上开气隙，增加磁阻，使磁芯上的分布磁场的分布磁场HcHc减小。减小。L=L=o*Ae*N*N/(Le/i+Lg).o*Ae*N*N/(Le/i+Lg).Hc=(Le/i)/Lg*N*I.Hc=(Le/i)/Lg*N*I.本讲稿第七页，共十二页主电路中用的功率铁氧体主电路中用的功率铁氧体2.2.损耗：磁芯的损耗只与材料、温度、频率、损耗：磁芯的损耗只与材料、温度、频率、磁感应强度磁感应强度BmBm有关（与气隙无关，气隙大有关（与气隙无关

9、，气隙大只是增加铜损）。只是增加铜损）。实际变压器的工作磁场是实际变压器的工作磁场是HcHc就是电感励磁就是电感励磁时所需的磁场，由磁势时所需的磁场，由磁势F=NF=N1 1*I*I1 1-N-N2 2*I*I2 2决定决定,F=Hc+Hg.F=Hc+Hg.因此变压器的输出端不管电流多因此变压器的输出端不管电流多大磁芯都不会饱和，副边大磁芯都不会饱和，副边I I2 2与其在原边的反与其在原边的反射电流射电流I I2121产生的磁场总是抵消的。（前提是产生的磁场总是抵消的。（前提是漏感不能太大）漏感不能太大）本讲稿第八页，共十二页抗抗EMI滤波材料滤波材料n n滤波中用的电感是用电感的高阻特性滤

10、波中用的电感是用电感的高阻特性,使其使其在某一频段产生高的感值在某一频段产生高的感值,阻碍高频干扰信阻碍高频干扰信号的通过号的通过.但每种材料都有一个截止频率但每种材料都有一个截止频率,超超过截止频率后材料不存在磁性过截止频率后材料不存在磁性.滤波用的磁滤波用的磁有金属磁（主要低频）、镁锌铁氧体和锰锌有金属磁（主要低频）、镁锌铁氧体和锰锌铁氧体（中高频）、镍锌铁氧体（高频）、铁氧体（中高频）、镍锌铁氧体（高频）、金属铁粉芯（超高频）。通常每种材料的磁金属铁粉芯（超高频）。通常每种材料的磁导率越高截止频率就越低。导率越高截止频率就越低。本讲稿第九页，共十二页抗抗EMI滤波材料滤波材料n n1.1

11、.材料的截止频率材料的截止频率:n n 材料的复数磁导率通常包括两部分，实部材料的复数磁导率通常包括两部分，实部和虚部，和虚部，i i=+”=+”，实部产生感性，虚部，实部产生感性，虚部呈阻性。当超过截止频率后材料就只有阻性呈阻性。当超过截止频率后材料就只有阻性（也有截止频率）。因此在（也有截止频率）。因此在EMIEMI滤波中电感滤波中电感作用一是为阻碍，一是吸收。作用一是为阻碍，一是吸收。本讲稿第十页，共十二页抗抗EMI滤波材料滤波材料2.2.寄生参数：寄生参数：电感本身的寄生参数，电感的本生寄生电电感本身的寄生参数，电感的本生寄生电容与电感会在某频率下产生并联谐振，电感容与电感会在某频率下产生并联谐振，电感呈高阻状态，对呈高阻状态，对EMIEMI有抑制作用。有抑制作用。外部寄生参数，高频电路中的电感通常外部寄生参数，高频电路中的电感通常存在很大的寄生参数，当回路中的寄生电容存在很大的寄生参数，当回路中的寄生电容达到某一定值会与回路中的另一电感在某频达到某一定值会与回路中的另一电感在某频段产生串联谐振，回路呈低阻状态，因此在段产生串联谐振，回路呈低阻状态，因此在此频段下的干扰信号就不能滤掉。此频段下的干扰信号就不能滤掉。本讲稿第十一页，共十二页本讲稿第十二页，共十二页