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聊聊磁性材料与变压器那点事2020-09-16 23:21

磁性材料以及变压器的设计,主要说道三种,一是硅钢片包含的工频变压器,一种铁硅铝铁粉芯磁环,还有一种是锰锌镍锌材料包含的磁环。三种应用于有所不同场合,其中硅钢片主要用作工频变压器,因为U值在1.5K附近,高,Bsat值大,约1.5T,因此抗磁饱和状态强度。铁硅铝铁粉芯材料U值低,一般在百附近,B值比较硅钢片小,但是于多漏材料(锰芯镍锌)大很多,主要用作直流分量大的场合。比如用作BUCK倒数电流电路。而锰芯镍锌磁导率很高,最低最达10K,因此耦合性很好,主要用作小信号耦合传输。比如驱动信号以及电压电流取样。这种材料主要绕行几匝就能满足感量拒绝以及适合的鼓舞电流。  说道说道变压器的设计  首先我们告诉变压器是一个鼓舞电感和理想变压器包含,当然还有首度级漏感。但我们可以再行假设漏感忽视不记。那么变压器主要参数就是鼓舞电流和匝数了,也就是磁动势。这必要和B值有关。其他条件恒定下,NI越大,B值越大,就越更容易磁饱和状态。那么好了,现在辩论下NI值怎么所取才能让B值处在一个安全性的范围内。  坚信大家告诉B=UH,这是定义出来的,U就是磁导率,就是B与H的比值,U不是常数,但是在小H下B与H成线性关系(一般材料),而H=KNI,K是比例常数,N是匝数,I是鼓舞电流。那好了,如果要增大B值就得增大NI乘积(同一磁环)。鼓舞电流I是和电感量成反比的。如果减小电感量则鼓舞流不会上升,但是N就得减小,否则电感量如何下降。

聊聊磁性材料与变压器那点事

我们告诉电感量又和N^2成正比,LN*N?。而U=LI/T,把L值代进来得UN*N??I/T。所以  B=H=kNI=k(NUT)/(N^2*)=KUT/N  由此式由此可知B1/N。所以减小N就能增大B值,所以理论上我们最差让N值无穷大,这样B不更容易饱和状态,但是实际情况总有个度,首先就是我们的变压器功率。  因为我们总要输入一定功率,否则变压器就丧失了起到。既然要输出功率那么认同有一的电流过绕线,若获得很粗,则线压降相当大,线损相当大。若线获得粗则磁环大小容许,无法绕下那么多绕线,所以匝数就受限。除非减小磁环。当然我们不必要所取B值太小,否则磁环利用率较低,所以我们要取个均衡值。  因此变压器设计首先考虑到功率输入,然后确认必须多大的导线。线径确认后就开始自由选择磁环大小。根据磁环大小来获得一个适合的L值,在该值下求出I,然后除以N,看否远超过B值,若远超过则减小N,直到B值在一定范围内,假如线绕行不出则换回体积更大的磁环。下面检验为什么不减小导率增加N以用小体积磁环获得大功率输入。  同一磁环有所不同N下B值趋势:  由上面推论告诉B1/B2=N2/N1。所以减小一倍匝数,则B值增加一半。  ①完全相同形状L完全相同Ur有所不同下。首先L值恒定,因此I值也恒定。高值下必定得增加N值以维持L恒定,所以由LN^2*闻,  N1^2*1=N2^2*2,  所以1/2=(N2/N1)^2。  所以N2=(1/2)*N1。  由B=KH得(K是比例常数,由磁环形状要求),当形状一样时K完全相同。B2/B1=(2/1)。所以值减小两倍则B值减小2倍。所以虽然减小值能增大N,但是代价的代价确实是B值更为渐趋饱和状态。  对于BUCK电路,磁环上的绕线纯粹是当作电感,所以流到多少就是多少鼓舞电流。因此BUCK电路一般很少用低磁导率的磁环,而且假如有直流分量的话最差用铁硅铝或粉芯,首先他们磁导率较低,第二B值大,不更容易磁饱和状态。第三工作频率能上几十KHZ。又因为硅钢片不合适高频,所以BUCK很少用于硅钢片做到磁环。  总结一下  能减小N尽可能减小N,能用低值尽可能用低值。前提是确保耦合性好。同一磁环减小N则增加B,有所不同磁环完全相同L,值大,则B值大。