磁芯种类和AP法选磁芯.doc

磁芯分为铁氧体磁芯和合金类磁芯铁氧体磁芯（常用的）：锰锌系列，镍锌系列合金类磁芯：铁粉芯，钼坡莫合金（不常见）铁氧体磁芯锰锌系镍锌系组成Fe2O371%，MnO 20%，其他为ZnOFe2O3 50%，NiO 24%，其他为ZnO特点电阻率高（10omh-cm）铁芯损耗低居里温度高电阻率高（107omh-cm）铁芯损耗较锰锌系高工作频率高居里温度高形状EE,ER,EI,PQ,RM,POTDR,R,环形用途功率变压器，EMI共模滤波器，储能电感常模滤波器，储能电感合金类磁芯硅钢片铁粉芯铁硅铝合金铁镍合金钼坡莫合金组成硅,钢极细的铁粉和有机材料粘合铝6%，硅9%，铁85%组合成镍50%，铁50%组合而成钼2%，铁17%，镍81%组成特点极高的磁导率（约60000）很高的饱和磁通密度（0.6T1.9T）电阻率非常低（取决于硅含量），故使用频率不高成本低廉磁导率在1075之间低成本铁芯损耗很高磁导率在26125之间成本中等铁芯损耗低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磁导率在14550之间饱和磁通密度最高成本最高铁芯损耗最低，稳定性最好型式片状或带状以及加工后的O型，R型等EE，ER，环形等环形环形环形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，TP4EP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：根据工作频率选择磁芯适用的工作频率范围TP3材质温度升高，功率呈下降趋势，中心工作频率25KHz200KHzTP4材质中心工作频率在200KHz300KHzTH7，TH10,TH12材质中心工作频率小于150KHz根据功率大小选择磁芯小于5W可用磁芯ER9.5，ER11.5,EE8.3，EE10，EE13，EP7，EP10，RM4，UI19.8，URS7510W可用磁芯ER20，EE19，RM5，GU14，EI22，EF16，EP13，UI11.51020W可用磁芯ER25，EE20，EE25，RM6，GU18，EF202050W可用磁芯ER28，EI28，EE28，EE30，EF25，RM8,GU22,PQ20系列,EFD2050100W可用磁芯ER35，ETD34，EE35，EI35，EF30，RM10，GU30，PQ26系列100200W可用磁芯ER40，ER42，EI40，RM12，GU36，PQ32系列200500W可用磁芯ER49，EC53，EE42，EE55，RM14，GU42，PQ35系列，PQ40系列，UU66500W以上可用磁芯ER70，EE65，EE85，GU59，PQ50系列，UU80，UU93根据滤波器电感量大小：AL=（L/N2）*1000000（nHN2）（准确的说法是叫电感系数，他是为了便于开关电源的匝数引入的，(N*N=Lp/Al 其中N为线圈的匝数,Lp为线圈的电感量,Al为电感系数)一般手册上给的是1匝线圈的电感量,有的给出的是1000的电感量.1mH=1000uH 1uH=1nH，nH(纳亨)（不常用）UU型磁芯13006000EP型磁芯500012000ET,FT型磁芯15009000EE型磁芯150013000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： 磁芯形状不同磁芯的特点及区别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。常用的PQ和EP磁芯参数PQ型磁芯参数： 特点：有10种形状构成系列供选用。为高密度（定义）安装而设计的磁芯形状。用途： 开关电源用变压器，扼流圈等。TYPE类型Dimensions规模AP cm4AE mm2磁芯有效截面积AW mm2卷线截面积AL nH/N2磁芯无气隙时的等效电感LE mm磁路长度VE mm2磁芯体积WT g 磁芯重量PQ20/1620.5*8.1*140.291462.0047.003880.0037.402310.0013.00PQ20/2020.5*10.1*140.408062.0065.803150.0045.702790.0015.00PQ26/2026.5*10.0*190.7188117.0060.406170.0046.305490.0031.00PQ26/2526.5*12.3*190.9971118.0084.505250.0055.506590.0036.00PQ32/2032*10.27*221.3736170.0080.807310.0055.509420.0042.00PQ32/3032*15.17*222.4086161.00149.605140.0074.6011970.0055.50PQ35/3535.1*17.37*264.3238196.00220.604860.0087.9019260.0073.00PQ40/4040.5*19.87*286.5526201.00326.004300.00101.9020450.0095.00PQ50/5050*24.97*3214.2024328.00433.006720.00113.0037238.00195.00EP型磁芯参数： TYPE类型Dimensions规模AP cm4AE mm2磁芯有效截面积AW mm2卷线截面积AL nH/N2磁芯无气隙时的等效电感LE mm磁路长度VE mm2磁芯体积WT g 磁芯重量EP79.4*3.75*6.50.010210.709.501120.0015.50165.000.80EP1011.5*5.1*7.60.025511.3022.571025.0019.30215.001.10EP1312.8*6.5*9.00.045619.5023.401475.0024.20472.002.40EP1718.0*8.4*11.00.121033.7035.902230.0029.50999.005.00EP2024*10.7*150.499778.7063.503950.0041.103230.0016.00AP法选磁芯：令初次绕组的有效值电压为U1，初次线圈的匝数为Np，所选磁芯的交流磁通密度为BAC，磁通量为，开关周期为T，开关频率为f，初次侧电流的波形系数是Kf，磁芯有效横截面积为Ae有关系式：U1=NPddt=NPBACAeKfT10-4=NPBACAeKf10-4 (1)考虑到Kf=4kf关系式之后波形系数Kf ： (2)波形因数kf： (3)Urms采用有效值，Uave采用整流平均值（均绝值）正弦波的有效值为峰值的22倍,整流平均值为峰值的2倍可推导出：NP=U11044KfBACAef (4)同理设次级绕组电压为Us，其绕组为Ns，可得：Ns=Us1044KfBACAef (5)设绕组的电流密度为J（400A/cm2），导线截面积为S=I/J，高频变压器的窗口利用系数为Kw，初次绕组有效值电流分别为I1, I2，绕组面积被完全利用时：KwAw=NPI1J+NSI2J (6)Aw=NPKwI1J+NSKwI2J (7)将（4）（5）整理进（7）后得：Aw=U1I1+USI24KwKfJBACAef104 (8)AP=AwAe=U1I1+USI24KfBACAef104Ae=Pl+PO4KfBACAef104 (9)高频变压器的视在功率为初次绕组所承受的总功率，即S=Pl+PO。因电源效率=P