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标题: 开关电源变压器设计怎么选择铁氧体磁性材料? [打印本页]

作者: bsbyf001 时间: 2013-11-6 15:21 标题: 开关电源变压器设计怎么选择铁氧体磁性材料?

　　铁氧体磁性材料是一种复合氧化物烧结体非金属磁性材料,它是制作开关电源变压器的一种的重要材料,在设计制作开关电源变压器的时候我们要怎么选择合适的铁氧体磁性材料呢?铁氧体磁性材料又要满足哪些要求呢?

　　一.具有较高的饱和磁通密度Bs和较低的剩余磁通密度Br,磁通密度Bs的高低，对于变压器和绕制结果有一定影响。从理论上讲，Bs高，变压器绕组匝数可以减小，铜损也随之减小,在实际应用中，开关电源变压器的电路形式很多，对于变压器而言，其工作形式可分为两大类：

　　1.双极性：电路为半桥、全桥、推挽等。变压器一次绕组里正负半周励磁电流大小相等，方向相反，因此对于变压器磁心里的磁通变化，也是对称的上下移动，B的最大变化范围为△B=2Bm，磁心中的直流分量基本抵消。

　　2.单极性：电路为单端正激、单端反激等，变压器一次绕组在1个周期内加上1个单向的方波脉冲电压（单端反激式如此）。变压器磁心单向励磁，磁通密度在最大值Bm到剩余磁通密度Br之间变化，这时的△B=Bm－Br，若减小Br，增大饱和磁通密度Bs，可以提高△B，降低匝数，减小铜耗。

　　二.在高频下具有较低的功率损耗

　　铁氧体的功率损耗，不仅影响电源输出效率，同时会导致磁心发热，波形畸变等不良后果。变压器的发热问题，在实际应用中极为普遍，它主要是由变压器的铜损和磁心损耗引起的。如果在设计变压器时，Bm选择过低，绕组匝数过多，就会导致绕组发热，并同时向磁心传输热量，使磁心发热。反之，若磁心发热为主体，也会导致绕组发热。

　　选择铁氧体材料时，要求功率损耗随温度的变化呈负温度系数关系。这是因为，假如磁心损耗为发热主体，使变压器温度上升，而温度上升又导致磁心损耗进一步增大，从而形成恶性循环，最终将使功率管和变压器及其他一些元件烧毁。因此国内外在研制功率铁氧体时，必须解决磁性材料本身功率损耗负温度系数问题，这也是电源用磁性材料的一个显著特点。

　　三.适中的磁导率

　　相对磁导率究竟选取多少合适呢？这要根据实际线路的开关频率来决定，一般相对磁导率为2000的材料，其适用频率在300kHz以下，有时也可以高些，但最高不能高于500kHz。对于高于这一频段的材料，应选择磁导率偏低一点的磁性材料，一般为1300左右。

　　四.较高的居里温度

　　居里温度是表示磁性材料失去磁特性的温度，一般材料的居里温度在200℃以上，但是变压器的实际工作温度不应高于80℃，这是因为在100℃以上时，其饱和磁通密度Bs已跌至常温时的70％。因此过高的工作温度会使磁心的饱和磁通密度跌落的更严重。再者，当高于100℃时，其功耗已经呈正温度系数，会导致恶性循环。对于R2KB2材料，其允许功耗对应的温度已经达到110℃，居里温度高达240℃，满足高温使用要求。

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