如何选择和设计磁性元件1

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1、基本磁学术语磁通量：垂直于某一面积所通过的磁力线的多少叫做磁通量或磁通，用ф表示,ф=BS，单位韦伯（Wb）。如果磁感应强度为B，某平面的面积为S，该平面与磁感应强度的方向间的夹角为θ，那么该平面的磁通量为ф=BSsinθ。2021/9/30基本磁学术语磁场：（国际电工委员会IEC的定义）电磁场的组成部分，采用磁场强度H和磁通密度B表示其特征。（我国国家标准定义）磁场是一种场，其特征可在场内运动着的带电粒子所受的力来确定，这种力源于粒子的运动及其所带电荷。2021/9/30基本磁学术语磁场强度：在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度B与同

2、一点的磁导率μ的比值称为该点的磁场强度H，即：H=B/μ。方向与磁力线在该点处的切线方向一致,单位：安/米（A/m）注意事项：磁场强度H与磁感应强度B的名称很相似，切忌混淆。H是为计算的方便引入的物理量。2021/9/30电磁的基本原理2021/9/30电磁的基本原理说明上图是一个简单的电路图，它由电源V，开关S1和空心线圈表示的电感L组成。开关闭合时，电流经导线进入线圈，到导线流过线圈时就会在导线周围建立磁场，磁场的强弱与线圈的匝数有密切的关系，在磁场中，穿过线圈的磁力线叫磁通。这就是我们简单的变压器雏形。2021/9/30磁滞回线每种磁性

3、材料被磁化时，都会有一种S形的曲线，称之为磁滞回线。2021/9/30磁滞回线说明上图的磁滞回线一些关键点很重要，其定义为：Bmax：最大磁通密度；Hmax：最大磁场强度；Bres：磁场强度为0时的剩余磁通；He：矫顽磁力，或称把剩余磁感应强度减少到0的反向磁场。从上图B-H曲线可见，Bmax是Hmax达到了定值的点，在此点，即使磁场强度再增加，Bmax也不再增加了，这点的磁感应强度的值称为磁饱和强度，用Bsat表示。如果在磁芯中开一个气隙这个的Bsat要比不开气隙的Bsat小的多，这也就使磁芯不容易饱和了，如下图所示。2021/9/30带气隙

4、的磁回线图2021/9/30变压器的基本原理2021/9/30变压器的基本原理说明如上图所示，当电流流过绕在磁芯上的线圈时，在磁芯内会产生磁通，如果电流是周期性的变化，并且在磁芯上还绕着第二个线圈（也成为次级绕组），那么会在第二个线圈上感应出电压和电流。2021/9/30变压器的基本原理说明一般情况下，高频变压器输出电压的大小与变压器的匝数成正比，输出电流的大小与变压器的匝数成反比，并由下式决定：Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip公式中，Np：变压器初级线圈Lp的匝数；Ns：变压器次级线圈Ls的匝数；Vp：加在变压器初级的电压，V；Vs：在变压

5、器次级产生的电压，V。变压器按照其次级绕组输出的电压是高于其输入电压还是低于其输入电压而分为升压变压器和降压变压器，有的变压器输出有很多绕组，2021/9/30变压器的重要参数为确保变压器在磁化曲线的线形区工作，可用下式计算最大磁通密度Bmax：Bmax=（Vp）104/Kf*Np*Ae公式中，Vp：加在变压器初级的电压，V；f：变压器的工作频率，Hz；Np：变压器初级线圈匝数；Ae：磁芯的有效截面积，cm2；K：正弦波4.44，矩形波4.0；由上公式可得到初级线圈计算公式：Np=（Vp）104/Kf*Bmax*Ae2021/9/30变压器设计

6、参数设计变压器时，有两个重要参数，一个是窗口面积，它必须保证能够使导线绕满，并且损耗最小。第二个参数是磁芯的功率输出能力。这两个参数的直接关系式为：Pout=(1.16*Bmax·f·d·Ae·Ac)*10-5公式中，Pout：磁芯的输出功率，W；Bmax：最大磁通密度，T；f：变压器的工作频率,Hz；d：导线的载流密度，A/m2Ae：磁芯的有效截面积，cm2；Ac：磁芯的窗口面积，cm22021/9/30变压器设计参数计算变压器磁芯的公式：Ae·Ac=((0.68Pout·D)*10-1)/(f·Bmax)单位为cm4这里的，D=1.27*1

7、06/d次参数一般由漆包线厂家给出，圆密耳每安培。2021/9/30铁氧体材料说明铁氧体生产厂家：1）国内：南京新康达、北京798厂、西安三联、南京金宁；2）国外：日本TDK、德国SIMENS、美国FERPOCUBE；铁氧体化学分子为MFe2O4，这里的M代表：锰、镍、锌、铜等二价金属离子2021/9/30铁氧体材料的特征磁性是通过烧结这些金属化合物的混合物而制造出来的；特点：电阻率远大于金属磁性材料，这也就抑制了涡流的产生，所以可用在高频领域；2021/9/30铁氧体材料主要的两种区分低磁新损耗的LP（主要用在开关电源、DC-DC主变压器、输

8、出平滑扼流圈）按频率范围可分为：LP2:20~150KHZ中低频段LP3:100~500KHZ中高频段（目前应用最广泛）LP4:500~1000KHZ