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叙开关电源之电感磁芯损耗的产生
来源:东莞市成良智能科技 发布时间:2019-11-29 点击量:818
我们知道电感磁芯是运用很广的,就像开关电源等都会用到,在使用过程中都会产生一定的损耗,而电感磁芯也不例外。如果电感磁芯的损耗过大,就会影响电感磁芯的使用寿命。而电感磁芯在运用到开关电源等产品上后也会收到影响。
开关电源等要用到的电感磁芯损耗(主要包括磁滞损耗和涡流损耗两部分)的特性是功率材料的一个最主要的指标,它影响甚至决定了整机的工作效率、温升、可靠性。
开关电源之元器件的电感是把电能转化为磁能而存储起来的元件,它只阻碍电流的变化,有通电与未通电两种状态,如果电感器在没有电流通过的状态下,电路接通时它将试图阻碍电流流过它;如果电感器在有电流通过的状态下,电路断开时它将试图维持电流不变。
开关电源之元器件电感磁芯是由线圈和磁芯以及封装材料组成的,线圈主要起导电作用,即磁芯是由磁导率高的材料组成,把磁场紧密地约束在电感元件周围增大电感。磁芯是由传统的硅钢片,到铁粉, 铁氧体, 铁硅等变化。
开关电源之电感磁芯损耗的产生1、磁滞损耗
磁芯材料磁化时,送到磁场的能量有2部分,一部分转化为势能,即去掉外磁化电流时,磁场能量可以返回电路;而另一部分变为克服摩擦使磁芯发热消耗掉,这就是磁滞损耗。 影响损耗面积大小几个参数是:最大工作磁通密度B、最大磁场强度H、剩磁Br、矫顽力Hc,其中B和H取决于外部的电场条件和磁芯的尺寸参数,而Br和Hc取决于材料特性。电感磁芯每磁化一周期,就要损耗与磁滞回线包围面积成正比的能量,频率越高,损耗功率越大,磁感应摆幅越大,包围面积越大,磁滞损耗越大。
开关电源之电感磁芯损耗的产生2、涡流损耗
在磁芯线圈中加上交流电压时﹐线圈中流过激励电流﹐激磁安匝产生的全部磁通Φi在磁芯中通过。磁芯本身是导体﹐磁芯截面周围将链合全部磁通Φi而构成单匝的副边线圈。
开关电源之电感磁芯损耗的产生3、剩余损耗
剩余损耗是由于磁化弛豫效应或磁性滞后效应引起的损耗。所谓弛豫是指在磁化或反磁化的过程中,磁化状态并不是随磁化强度的变化而立即变化到它的最终状态,而是需要一个过程,这个‘时间效应’便是引起剩余损耗的原因。它主要是在高频1MHz以上一些驰豫损耗和旋磁共振等,在开关电源几百KHz的电力电子场合剩余损耗比例非常低,可以近似忽略。
选择合适的磁芯,要考虑不同的B-H曲线和频率特性,因为B-H曲线决定了电感的高频损耗,饱和曲线及电感量。因为涡流一方面引起电阻损耗,导致磁材料发热,并引起激磁电流加大,另一方面减少磁芯有效导磁面积。所以尽量选择电阻率高的磁性材料或采用碾轧成带料的形式以减少涡流损耗。
磁芯损耗是磁芯材料内交替磁场引致的结果。磁芯损耗是由磁芯材料的磁滞、涡流和剩余损耗引起的。所以,磁芯损耗是磁滞损耗、涡流损耗和剩磁损耗的总和。磁滞损耗为磁滞现象产生的功率损耗,正比于磁滞回线包围的面积。当穿过磁芯的磁场发生变化时磁芯内产生涡流,涡流产生的损耗叫做涡流损耗。剩余损耗是除了磁滞损耗和涡流损耗以外其他所有损耗。
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