apfc电感采用磁粉心的设计

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1、APFC电感选用磁粉心的关键黄永富石家庄腾飞磁材经销部磁粉心的饱和磁通密度高达10T（10000Gs）左右，在强磁场条件下，即工作在大电流时，磁芯不易饱和。制作APFC电感，不用开气隙，不会对电路产生电磁干扰（EMI）。而且由于其直流偏磁动态线性相当好，通过设计计算可以精确地控制在额定电流时的电感值。恰当选择磁芯尺寸和线圈匝数，还能得到满意的磁芯损耗的结果。　　常见的磁粉心有钼坡莫合金磁粉心（MPP）、高磁通磁粉心（HF）、铁硅铝磁粉心（MS）和铁粉磁芯（IP）。前两种，国内习惯上称为铁镍钼磁粉心和铁镍磁粉心。它

2、们的磁芯损耗数据见表1。前3种为美国阿诺集团（ARNOLD）产品，后1种为台湾产品。从表1可以明显看出MPP磁芯损耗最低，铁粉心损耗最高，其它两种居中。某种条件下，MS磁芯损耗略低于HF磁芯，接近MPP磁芯。　　MPP磁芯价格比较贵，损耗低与成本高之间有矛盾，在要求温升必须很低时，不得不采用这种较贵的磁芯。对于要求不是特别严格的场合，完全可以经过精心设计，采用其他磁芯，甚至采用损耗高的铁粉心，也能得到满意的结果。一、对电感设计有关参数的剖析　　对于设计与制作APFC电感，主要要求其温升低（即损耗要小），另外偏磁影

3、响小，能有效控制电感值在额定电流时不低于临界电感值。　　为了设计出性能价格比满意的APFC电感，有必要对电感设计的有关参数进行充分的剖析。　　有些参数是与磁芯规格尺寸有关的如：AL，Ae，le，Ve，Wt，l/N，SA，Wa等。由le派生出H/NI，它等于0.4π/le，可称它为磁场强度系数。磁芯大，le就大，此值就小。乘上NI就是磁场强度值H。另外，亦可称它为饱和系数，此值小，就不易饱和。在相同NI时，大磁芯就比小磁芯不容易饱和。还有一个参数：线圈匝数N。匝数多，电感值就大。l/N为每匝导线平均长度，单位为cm

4、。SA为线圈表面积，AL为电感系数，单位为nH/N2或μH/N2。电感系数同有效磁导率之间有这样的关系：AL=μe·4π·Ae/le。电感系数与匝数和电感量之间的关系为：L=N2·AL。　　控制磁芯饱和比较简单，就是选用尺寸大的磁芯；采用磁导率低的材料。事实上，可以看出，低磁导率的曲线，随磁场强度增大而下降的趋势，比较平稳缓慢(注：原稿纵坐标称“百分磁导率”，这里用相对磁导率μr表示）。表1磁粉心磁芯损耗（单位：mW/cm3）牌号f=50kHzf=100kHz计算公式B/10－4T2254506751402804

5、20　MPP60μ145211116591270.7066f1.483(kHz)B1.889(kGs)125μ114610614581320.2938f1.708(kHz)B2.028(kGs)HF60μ157117414671641.586f1.423(kHz)B2.209(kGs)125μ32131299331373132.207f1.459(kHz)B2.034(kGs)MS18691512077168f1.477(kHz)B1.935(kGs)IP－5262300705542646209.07×10－10

6、f1.26(Hz)B2.11(Gs)－1843238597361844616.44×10－10f1.18(Hz)B2.27(Gs)注：表中横坐标的数值以Oe作单位，系非法定单位，现换算为A.cm－1,1Oe=0.796A.cm－1　　同磁芯损耗有关的参数比较多，给我们提供了调整余地。有两个公式：Pcore=kfmBn和Bac=(L△I·102)/2AeN。前一公式说明磁芯损耗正比于频率和磁通密度。频率一定时，磁通密度小，损耗就小。从后一公式可以看出，在分子值不变时，增大分母值，即增大Ae或N，或增大两者的乘积，B

7、ac值就减少。N值增加会加大铜损和磁场强度，要适当处理。如选用低磁导率的材料，N增加既不会增加电感量又不会因磁场强度增加而使μr减少更多。增加Ae，会因AL值增加而使匝数减少，但只要两者乘积增加就行。例如Ae增加1倍，AL也增加1倍，但N仅减少30％，Ae与N的乘积可增加40％，从而使Bac降低近30％。因此，只要对有关参数调整得当，就可以得到满意的设计效果。二、对参数进行调整的效果　　前面4种磁芯是在将μr定在50％，4种只有两种选上。如果将μr调为40％或30％，结果又将如何呢？表3列出了对7种磁芯定位在μr

8、=30％时的磁芯计算结果。除866142要用4只外，488075用3只也能达到温升41℃的结果。HF300060用1只，温升只有30℃，而MS300060要用2只，温升只有28℃。铁粉心T30052，只用两只，温升为53℃，而两只T22518，温升稍高一些为61℃。T30018，要用3只，温升为42.4℃，见前文2（4）（μr=50％时）。　　7种磁芯至少可以选用3种，有