第三章开关电源中的高频磁元件设计要点分析.ppt

第一节 磁性材料的基本特性 基本磁学术语 磁场： （国际电工委员会IEC的定义）电磁场的组成部分，采用磁场强度H和磁通密度B表示其特征。（我国国家标准定义）磁场是一种场，其特征可在场内运动着的带电粒子所受的力来确定，这种力源于粒子的运动及其所带电荷。 最大磁能积：退磁曲线上任何一点的B和H的乘积代表了磁铁在气隙空间所建立的磁能量密度，即气隙单位体积的静磁能量，由于这项能量等于磁铁B与H的乘积，因此也称为磁能积，磁能积随B而变化的关系曲线称为磁能曲线，其中一点对应的B和H的乘积有最大值，称为最大磁能积(BH)max 。 磁性材料的分类 EMI(电磁干扰)~电磁干扰（Electromagnetic Interference 简称EMI），是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络，在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。 铁粉心 1．高饱和磁感应强度，可以达到10000高斯以上，可以在大电流下工作而不饱和，具有优异的直流叠加特性； 2．良好的稳定性和可靠性，非常好的磁导率频率特性，使用频率范围宽，可以从KHz～GHz； 3．磁导率范围6～100， 4．产品可以为E型，U形，棒形，SMD形等复杂形状； 5．有着良好的温度特性，可以在-55～125℃的范围内正常工作； 6．与硅钢和铁氧体材料相比铁粉心对噪音有着更好的阻挡和吸收特性； 7．高能量存储密度； 8．使用原材料为铁粉，制作工艺相对简单（不用进行退火处理），价格低廉。 主要材质型号：-2材质，-8材质，-18材质，-26材质，-28材质，-33材质，-40材质，-52材质等八种通用型材质。 铁粉芯的应用 磁导率为 60～90的材料主要应用为EMI和储能滤波器用电感器，有效工作频率范围为75KHz（不计干扰频率），如EMI 滤波器（差模电感器、直流滤波电感器），逆变电感器、开关电源变压器输出电感器； 磁导率为20～50的材料主要应用为 RF变压器、纯电感器、储能电感器，适用频率为50kHz～2MHz（目前功率变压器的开关频率可以为250 kHz～1MHz），如开关电源变压器；磁导率为6～20的材料广泛的应用在RF的频率范围，典型的应用是工作频率在2MHz～500MHz 的RF变压器、纯电感器，一些雷达设备使用该材料可以应用到1GHz，以其低损耗、良好的温度稳定性，使其在通信工业应用广泛。 铁镍钼磁粉心 1．高饱和磁感应强度，可以达到7000高斯以上，可以在大电流下工作而不饱和，具有优异的直流叠加特性； 2、最好的温度稳定性，高的机械强度，优异的磁导率频率特性，在不同的AC磁通密度下能维持磁导率的恒定； 3．磁导率范围26、60、75、90、125，可以满足不同的使用要求； 4．产品形状只能为环型（在工艺成型时需要的压力太大，因此只能为环型）； 5．有着良好的温度特性，可以在-55～200℃的范围内正常工作； 6．高温高频损耗小（最小），由于该材料的磁滞损耗几乎为零因此不会像铁粉心或者硅钢材料那样产生音频噪音（叫机现象）； 7．温度系数小； 8．高能量存储密度； 9．原材料为Fe、Ni、Mo，价格最高。 铁镍钼磁粉心的应用 该材料以其优良的电性能和产品本身高的稳定性、可靠性和高的价格，决定了其最适合应用在军用和高精密的领域使用。 主要应用为：单端反激变压器（5kHz～200kHz，军用最适合）、EMI滤波器中的电感器（DC～1MHz，工作频率为AC低频或者直流时更能体现其无噪音和良好的直流叠加特性）、储能电感器（最适用于军用APFC电感器、开关电源变压器输出电感器）、纯电感器（DC～300kHz，因为其磁导率随AC磁通密度变化小，AC损耗最小，因此最适合做谐振电感器、高精度电感器）、扼流圈（逆变电感器）。 铁镍 50 磁粉心的应用 以其最优异的直流叠加特性，是直流滤波电感器和有直流叠加成分的低频工作信号的滤波电感器最适合的材料； 单端反激变压器（5k～50kHz，特别适合低压大电流的单端反激变压器），纯电感器 （DC～100kHz）、EMI滤波电感器（DC～300kHz）、储能电感器（DC～100kHz）。 铁铝硅磁粉心特点 1．高饱和磁感应强度，可以达到10500高斯以上，可以在大电流下工作而不饱和，具有优异的直流叠加特性； 2．良好的稳定性和可靠性，非常好的磁导率频率特性；? 3．磁导率范围26、60、75、90、125，可以满足不同的使用要求； 4．产品可以为环型、E型、SMD型等复