磁环材料选取

磁粉心磁环的选取1.磁环的作用磁粉心是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料，由于铁磁性颗粒很小（高频下使用的颗粒为0.5～5μm），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，所以磁导率随频率的变化也就较为稳定。作为一种特殊的磁性材料，磁粉心主要用于高频电感和变压器。2.磁环的材料（1）铁粉心包括由纯铁粉制成的铁粉心及由超细纯铁粉制成的羰基铁粉心。铁粉心具有良好的偏磁特性，但在高频下损耗较大，适合制造差模滤波器、无源PFC电感，及低频下开关电路输出扼流圈（Buck电感）、有源PFC电感（Boost电感）等功率电感经济而实用的材料。羰基铁粉心，与铁粉心相比，明显特点是高频下的涡流损耗小，具有优良的偏磁特性和很好的高频适应性，可应用在100kHz~100MHz频宽内，是制造高频开关电路输出扼流圈、谐振电感及高频调谐磁心芯体理想的材料。（2）铁硅铝、高磁通、铁钼镍（MPP）铁硅铝、高磁通、铁钼镍粉心具有优异的性能，饱和磁密高，功率损耗小，在很宽的温度范围之内，性能变化小，同时具有优良的耐温、耐湿、抗振等高可靠性。以上三种磁粉心均为分布气隙。几种常用的磁粉心的性能比较如表1所示。表1几种磁粉心性能比较MPP高磁通铁硅铝铁硅磁导率14~55014~16026~12560磁芯损耗最低适中低高直流偏磁较好很好一般好很好(best)温度稳定性很好好好一般好额定温度200℃200℃200℃200℃饱和特性软软软软镍含量81%50%0%0%相对价格高中等低低（3）非晶合金非晶纳米晶合金磁芯的典型特点是具有高磁感应强度、高磁导率、低铁芯损耗和优良的高频特性。它是将特种钢液以大约每秒100万度的速率冷凝，一次使薄带成型得到的非品合金，比一般冷轧金属带制造工艺减少了许多中间丄艺，这种新工艺被称为是对传统工艺的一次革命。由于超急速冷凝，合金原子来不及排列，因而没有晶粒、晶界存在，所以被称为非晶合金、这种材料有许多独特的性能，如优异的磁性、耐腐蚀性、高电阻率等…此外它损耗低，可使变压器体积减小，降低温升，提高工作效率。3.磁环的选取1）磁芯电感的计算绕组磁芯的额定电感可以由磁芯的几何尺寸通过下式计算得到：230.410eeNALl式中：L为磁芯电感（nH）；为磁导率；N为绕组匝数；eA为磁芯交叠面积（2mm）；el为磁路长度（mm）。由于漏感的存在，实际测得的电感比额定值要大，之间的差值由许多因素决定：磁芯的尺寸，磁导率，磁芯涂层的厚度，绕线尺寸及匝数。当磁导率在125以上及匝数超过500时，这种差异可以忽略。磁芯的漏感估算（由经验数据获取）：1.0650.292eLKeNALlLKL为漏感（μH）;2）磁芯温度稳定性美磁磁芯的完成码上标记有磁芯的温度稳定性类别。A2、A7、AY、A5、A9为标准型；D4、W4、M4为可控稳定型；L6为线性稳定型。标准型磁芯的磁导率vs温度曲线表现出小的正温度系数；可控稳定型磁芯在给定的温度范围内表现出平直的温度系数；3）磁芯损耗计算磁芯损耗计算公式bcLpkPaBf（3mW/cm）式中：a,b,c为常数，由功率损耗拟合曲线得到，pkB(T)定为为交流磁通振荡幅值的一半，maxmin22ACACpkBBBB，f频率:kHz.计算例子：a）选择美磁铁硅铝磁环77098，额定工作电流580A，无直流分量。每匝电感量232±8%nH，2.21.6391.58LPBFmax158022[()]20.2432ACDCeNIHIl=3375/ATmmin158022[()]337520.2432ACDCeNIHIl/ATm对应地max0.48TACB，min0.48TACB，0.96TB2.21.63391.580.480.050.138mW/cmLP磁芯损耗：30.1383582431012.0WfeLeePPAlb）同一电感量的美磁MPP（铁镍钼）磁环55098，电流工况一致。2.061.5653.05LPBF;对应max0.425TACB，min0.425TACB2.061.56353.050.4250.050.085mW/cmLP磁芯损耗：30.085358243107.40WfeLeePPAlc）同一电感量的美磁HighFlux（高磁通）磁环58098，电流工况一致。2.231.47246LPBF；对应地max0.49TACB，min0.49TACB，0.98TB2.231.4732460.490.050.613mW/cmLP磁芯损耗：30.6133582431053.327WfeLeePPAlMPP磁芯损耗最低，高磁通材料损耗最高，铁硅铝介于两者之间；考虑价格因素，宜选择铁硅铝材料磁环。