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磁环电感材料种类和特性分析?

返回列表文章来源: 作者: 浏览:- 发表时间:2019-03-29 10:01 【

在日常的生产制造中,很多磁环电感厂商都会遇到这样的难题,例如:磁环电感材料种类和特性如何进行分析?

一、磁环电感有哪些种类?

    用于开关转换器的电感器属于高频磁性组件,中心的铁芯材料最是影响电感器之特性,如阻抗与频率、电感值与频率、或铁芯饱和特性等。以下将介绍几种常见的铁芯材料及其饱和特性之比较,以作为选择功率电感的重要参考:
1. 陶瓷芯
   陶瓷芯是常见的电感材料之一,主要是用来提供线圈绕制时所使用的支撑结构,又被称为。因所使用的铁芯为非导磁材料,具有非常低的温度系数,在操作温度范围中电感值非常稳定。然而由于以非导磁材料为介质,电感量非常低,并不是很适合电源转换器的应用。
2. 铁氧体
   一般高频电感器所用的铁氧体铁芯是含有镍锌或锰锌之铁氧体化合物,属于矫顽磁力低的软磁类铁磁材料。图1为一般磁铁芯之磁滞曲线,磁性材料的矫顽磁力HC亦称为保磁力,系指当磁性材料已磁化到磁饱和后,使其磁化强度减为零时所需的磁场强度。矫顽力较低代表抵抗退磁能力较低,也意味着磁滞损失较小。
常见电感磁环材料种类和特性分析

 

 

磁环电感

3. 粉末铁芯
   粉末铁芯亦属于软磁类铁磁材料,是由不同材料的铁粉合金或只有铁粉所制成,配方中有颗粒大小不同的非导磁材料,因此饱和曲线较为缓和。粉末铁芯多以环型呈现居多,如图2所示为粉末铁芯及其截面图。
二、常见电感磁环材料种类和特性分析:

4.常见的粉末铁芯种类
A. 铁镍钼合金
   铁镍钼合金简称MPP,相对磁导率约14~500,饱和磁通密度约7500 高斯,比铁氧体的饱和磁通密度(约4000~5000 高斯)高出许多。MPP 具有最小的铁损,在粉末铁芯中,温度稳定性最好。当外加直流电流达饱和电流ISAT 时,电感值缓慢降低,不会急剧衰减。MPP 的性能较佳,但成本较高,通常作为电源转换器之功率电感及EMI 滤波之用。
B. 铁硅铝合金 (Sendust)
    铁硅铝合金铁芯是由铁、硅、及铝组成之合金铁芯,相对磁导率约26~125。铁损介于铁粉芯与MPP 及铁镍合金之间。饱和磁通密度比MPP 高,约10500 高斯。温度稳定性及饱和电流特性比MPP 及铁镍合金稍微逊色,但较铁粉芯及铁氧体铁芯为佳,相对成本较MPP 及铁镍合金便宜。多应用于EMI 滤波、功因修正(PFC)电路及开关电源转换器之功率电感。
C. 铁镍合金(high flux)
   铁镍合金铁芯是由铁及镍组合而成,相对磁导率约14~200,铁损及温度稳定性均介于MPP 及铁硅铝合金之间。铁镍合金铁芯的饱和磁通密度最高,约15000 高斯,且可耐受直流偏置电流较高,其直流偏置特性也较好。应用范围有功因修正、储能电感、滤波电感、返驰式转换器之高频变压器等。
三.电感电气特性:
在设计开关转换器并挑选电感器时,电感值L、阻抗Z、交流电阻ACR 与Q 值、额定电流IDC 与ISAT、以及铁芯损失等等重要的电气特性都必须考虑。此外,电感器的封装结构会影响漏磁大小,进而影响EMI。以下将分别探讨上述之特性,以作为选择电感器之考虑。
1. 电感值
   电感器之电感值在电路设计时为最重要的基本参数,但必须看在工作频率下此电感值是否稳定。电感的标称值通常是在没有外加直流偏置的条件下,以100 kHz 或1 MHz 所量得。且为确保大量自动化生产的可能性,电感之容差值(tolerance)通常是 ±20%(M)与±30%(N)居多。图3为利用表量测 电感220M 之电感-频率特性图,如图所示,在5 MHz 之前电感值的曲线较为平坦,电感值几乎可视为常数。在高频段因寄生电容与电感所产生的谐振,电感值会上升,此谐振频率称为自我谐振频率,通常需远高于工作频率。此时电感器之阻抗即等效于此铁损电阻串联绕线电阻,且铁损电阻已远大于绕线电阻,所以在SRF 时的阻抗就约等于铁损电阻。

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