3条回答

• 

  kitty1235 2015-10-21 20:26

  1. 物质磁性的起源和居里温度
      物质是由原子组成的，原子中的电子有两种运动方式：绕原子核的轨道运动和绕本身轴的自旋。无论哪种运动都可等效为一个环形电流，由安培环路定律可知，必然产生磁场。即，原子的磁场来自轨道磁场加自旋磁场。宏观的磁场则表现为所有原子磁场的矢量和。当原子与原子的磁场取向相反时，磁场彼此抵消，对外不显示磁性。当原子与原子的磁场取向相同时，磁场彼此叠加，对外显示磁性。实际物体的宏观磁场，大多不是以原子产生的磁场为单位，而是以磁畴为单位。磁畴可以理解为无数个具有相同方向（磁场）的原子的聚集。而磁畴磁场取向的排列才真正决定物体的宏观磁性。
   
      各种磁性物体都有一个重要的物理参数：居里温度。也就是说对于磁性物体，当超过某个特定的温度时不管外界磁化磁场的大小，都不再显示磁性。这是因为热运动使物体的磁畴混乱排列，磁场彼此抵消，宏观上不显示磁性。所以电源用磁性材料必须考虑磁芯的散热，温度的升高必然导致磁性能的下降。磁性物体决不能在居里温度以上工作。一般来讲，磁导率越高居里温度越低。常规电源用铁氧体材料的居里温度约为220℃。 
  2. 电源用磁性物体的分类和磁化曲线
  铁磁性材料：这种磁性体只要在很小的磁场的作用下就能磁化到饱和。并且对外显示强磁性。其磁导率高达106数量级。一旦外场消失则对外不显示磁性。高频变压器用的硅钢片就属于典型的铁磁体。
  亚铁磁性材料：相对铁磁性而言仅仅是磁导率要小2—3个数量级。比如我们高频变压器用的铁氧体是典型的亚铁磁性材料。
  
      作为正激和桥式变换器，大都工作在区域1和2。这两个区的特点是：外磁场很小，并且磁化过程是可逆的。对1区有B=µiH。µi为起始磁导率。显然是线性的。对输出功率不大、频率不高的电源变压器，可以极为精确的计算工作时的B值。在2区有B=µiH bH2。其中b为瑞利常数。这个区已经不是线性的了。但磁化过程仍然可逆。通常针对这两个区，在工程应用上我们仍然取近似公式：B=µiH。由于可逆，故正激变换器几乎没有磁滞（实际上由于工艺等原因，仍然存在不可逆磁化，仍有磁滞，只不过比较小）。对于输入输出相同的电源，若分别采用正激和反激拓扑，只要工作频率相同，正激变压器的效率一定高于反激变压器。
      对于反激变压器而言，其工作区域是1、2、3区。其中3区属于不可逆磁化区，这个区域是磁滞的主要形成区，故反激变压器定有磁滞损耗的成分。它是工作在中等磁场范围内，此时当磁场的变化范围很小时，B的变化十分显著，其磁导率迅速增大并达到最大值，这个区也是最大磁导率区。显然1、2、3各区的磁导率并不相等。但在变压器的参数计算时，我们采用公式B=µeH。其中µe为有效磁导率，使将1、2、3中的B---H曲线等效为一根直线得出的B和H的比值。需要说明的是这个式子适应于以DCM方式工作的反激变换器。以CCM方式工作的反激变换器，精确的计算须使用增量磁导率。正激变换器中的储能电感的计算同样要考虑DCM方式使用µe，CCM方式使用增量磁导率。
      图4是最大磁滞洄线。磁化过程不能按原路返回，则必然有能量的消耗，磁化一周消耗的功率就等于磁化曲线包围的面积。为降低功耗，我们在选择磁芯时，总是希望磁滞洄线越瘦越好。这样才更近似于一条过坐标零点的直线。当用公式B=µeH时，才更接近实际情况。由于B=µeH是个近似的公式，而磁芯的Bmax又是随温度的上升而降低，因而在设计变压器时ΔB值一定要留有余量。（DCM方式通常不应超过其标称Bmax值的2/3，注意这个值对应产品可能工作的最高温度），如果该值余量不大，电源过流保护的流限延迟，也必须考虑。通常情况，一个设计正确的电源，满负载情况下，在全电压输入范围内开环工作，变压器的磁芯是不会饱和的。
  3. 励磁电流
      一个实际的变压器，总可等效为一个励磁电感和一个理想变压器的并联,如图5。
   
      对反激变压器则等效为一个理想电感。在Ton时，有
  Vin=n1Ae(db/dt)----①。
      由安培环路定律：
  ∮hdl=n1I1 n2I2=HLe=Φ1Rm/n1----②
      其中Ae磁芯的有效截面积， B为磁感应强度 ，H为磁场强度， Le为有效磁路长度 ，Φ1为变压器初级磁通，Rm为磁芯磁阻。由②式可得：
  I1=(-n2/n1)I2 LeH/n12=(-n2/n1)I2 Φ1Rm/n12=(-n2/n1)I2 Φ1/ Lm=I1’ Im。③
      显然变压器的能量来源于I1，I1中必然包含了励磁电流。③式中的Im 即为励磁电流，I1’为次级等效到初级的电流。至此，可以得出结论：次级绕组开路时的初级电流即为励磁电流。相应次级开路时的初级电感则可近似认为是励磁电感。

  1 评论
• 

  ddd_3192 2015-10-21 19:57

  外磁场很小，并且磁化过程是可逆的。对1区有B=µiH。µi 为起始磁导率。显然是线性的。对输出功率不大、频率不高的电源变压器，可以极为精确的计算工作时的B值。在2区有B=µiH bH2。其中b为瑞利常数。这个区已经不是线性的了。但磁化过程仍然可逆。通常针对这两个区，在工程应用上我们仍然取近似公式：B=µiH。由于可逆，故正激变换器几乎没有磁滞（实际上由于工艺等原因，仍然存在不可逆磁化，仍有磁滞，只不过比较小）。对于输入输出相同的电源，若分别采用正激和反激拓扑，只要工作频率相同，正激变压器的效率一定高于反激变压器。
  对于反激变压器而言，其工作区域是1、2、3区。其中3区属于不可逆磁化区，这个区域是磁滞的主要形成区，故反激变压器定有磁滞损耗的成分。它是工作在中等磁场范围内，此时当磁场的变化范围很小时，B的变化十分显著，其磁导率迅速增大并达到最大值，这个区也是最大磁导率区。显然1、2、3各区的磁导率并不相等。但在变压器的参数计算时，我们采用公式B=µe H。其中µe为有效磁导率，使将1、2、3中的B---H曲线等效为一根直线得出的B和H的比值。需要说明的是这个式子适应于以DCM方式工作的反激变换器。以CCM方式工作的反激变换器，精确的计算须使用增量磁导率。正激变换器中的储能电感的计算同样要考虑DCM方式使用µe，CCM方式使用增量磁导率。

  0 评论
• 

  wangsanbao123 2015-10-19 08:55

  1）PC40/30是指的磁芯材质，不同公司生产的磁芯都有其独特的型号（例如飞利浦），不同型号所对应的材质是不同的，磁导率、含硅量等参数
  2）MXO-2000一时没概念，待查
  3）EE13是磁芯尺寸，首先表明磁芯为EE型，形状就定了，13代表了尺寸，大小就定了，EE13就指定了磁芯大小。EE13包含了磁芯形状、各边尺寸（对应窗口面积、安装体积）、磁路长度、有效截面积等等由形状和大小决定的参数，为什么不选15？那就是13足够使用，安装尺寸合适、不会饱和、电感量合适、绕的开...
  4）选了材质、选了磁芯，那变压器样式就定了，但是同一磁芯、同一材质并不能固定变压器型号。还有线啊，对应的匝比、原副边匝数、气隙、线径等等，这些都定了变压器才固定了啊。
  5）饱和磁密是磁芯材质决定的，这个在各磁芯的PDF里都能找到，一般铁氧体0.4T，非晶1.2T，硅钢1.5T。但是工作磁密是用户条件决定的，这句话的意思是：E-43磁芯在工作磁密达到400mT时饱和，为了防止饱和，限制最大工作饱和磁密为250mT，就是说你在设计时变压器的最大理论工作磁密不允许超过250mT。至于如何知道会饱和，推荐你看《开关电源中的磁芯器件-赵修科》一书，里面有详细的理论公式。

  0 评论