高頻電源變壓器磁芯的設(shè)計(jì)原理

1、電源招聘專家高頻電源變壓器磁芯的設(shè)計(jì)原理高頻電源變壓器磁芯的設(shè)計(jì)原理1引言引言電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)高頻開(kāi)關(guān)式電源不斷提出新的要求。據(jù)報(bào)導(dǎo)，全球開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)100億美元。通信、計(jì)算機(jī)和消費(fèi)電子產(chǎn)品是開(kāi)關(guān)電源的三大主力市場(chǎng)。龐大的開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)主要由ACDC和DCDC開(kāi)關(guān)電源兩部分組成。據(jù)預(yù)測(cè)，ACDC開(kāi)關(guān)電源全球銷售收入將從1999年的91億美元增加到2004年的122億美元，年平均增長(zhǎng)率為5.9%。低功率（0～300W）的

2、ACDC將面向增長(zhǎng)平穩(wěn)的消費(fèi)電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)市場(chǎng)；大功率（750～1500W）的ACDC電源將面向增長(zhǎng)強(qiáng)勁的電信市場(chǎng)。DCDC電源約占整個(gè)開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)的30%，但計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)的快速融合，帶動(dòng)了DCDC模塊式電源的迅速增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)今后幾年，DCDC電源模塊增長(zhǎng)速度將超過(guò)ACDC電源，有人估計(jì)，中國(guó)今后五年，DCDC電源模塊市場(chǎng)年增長(zhǎng)將達(dá)15%，增長(zhǎng)主要是在電信領(lǐng)域。開(kāi)關(guān)式電源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是高密度、高效率、低噪聲，以及表面貼裝化。無(wú)論是A

3、CDC或DCDC電源，除了功率晶體管外，由軟磁鐵氧體磁芯制成的主電壓器、扼流圈及其它電感器（如抗噪聲濾波器）是極重要的元件，其磁性能和尺寸直接關(guān)系到電源的轉(zhuǎn)換效率和功率密度等。在變壓器設(shè)計(jì)中，主要包括繞組設(shè)計(jì)和磁芯設(shè)計(jì)。本文擬重點(diǎn)討論涉及主變壓器磁芯設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的通過(guò)功率、性能因子、熱阻等參數(shù)，并對(duì)降低磁芯總損耗提出了材料微觀設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的方法。2電源變壓器磁芯性能要求及材料分類電源變壓器磁芯性能要求及材料分類為了滿足開(kāi)關(guān)電源提高效率和減

4、小尺寸、重量的要求，需要一種高磁通密度和高頻低損耗的變壓器磁芯。雖然有高性能的非晶態(tài)軟磁合金競(jìng)爭(zhēng)，但從性能價(jià)格比考慮，軟磁鐵氧體材料仍是最佳的選擇；特別在100kHz到1MHz的高頻領(lǐng)域，新的低損耗的高頻功率鐵氧體材料更有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。為了最大限度地利用磁芯，對(duì)于較大功率運(yùn)行條件下的軟磁鐵氧體材料，在高溫工作范圍（如80～100℃），應(yīng)具有以下最主要的磁特性：1）高的飽和磁通密度或高的振幅磁導(dǎo)率。這樣變壓器磁芯在規(guī)定頻率下允許有一個(gè)大的

5、磁通偏移，其結(jié)果可減少匝數(shù)；這也有利于鐵氧體的高頻應(yīng)用，因?yàn)榻刂诡l率正比于飽和磁通密度。2）在工作頻率范圍有低的磁芯總損耗。在給定溫升條件下，低的磁芯損耗將允許有高的通過(guò)功率。附帶的要求則還有高的居里點(diǎn)，高的電阻率，良好的機(jī)械強(qiáng)度等。新發(fā)布的“軟磁鐵氧體材料分類”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（等同IEC61332：1995），將高磁通密度應(yīng)用的功率鐵氧體材料分為五類，見(jiàn)表1。每類鐵氧體材料除了對(duì)振幅磁導(dǎo)率和功率損耗提出要求外，還提出了“性能因子”參數(shù)（此參

6、數(shù)將在下面進(jìn)一步敘述）。從PW1～PW5類別，其適用工作頻率是逐步提高的，如PW1材料，適用頻率為15～100kHz，主要應(yīng)用于回掃變壓器磁芯；PW2材料，適用頻率為25～200kHz，主要應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源變壓器磁芯；PW3材電源招聘專家式中，n是Steinmetz指數(shù)，對(duì)功率鐵氧體來(lái)說(shuō)，典型值是2.5；指數(shù)m=1～1.3（當(dāng)磁損耗單純地由磁滯損耗引起時(shí)，m=1；當(dāng)f=10～100kHz時(shí)，m=1.3；當(dāng)f＞100kHz時(shí)，m將隨頻率增高