高頻電源變壓器磁芯的設計原理

1、電源招聘專家高頻電源變壓器磁芯的設計原理高頻電源變壓器磁芯的設計原理1引言引言電子信息產業(yè)的迅速發(fā)展，對高頻開關式電源不斷提出新的要求。據報導，全球開關電源市場規(guī)模已超過100億美元。通信、計算機和消費電子產品是開關電源的三大主力市場。龐大的開關電源市場主要由ACDC和DCDC開關電源兩部分組成。據預測，ACDC開關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，年平均增長率為5.9%。低功率（0～300W）的

2、ACDC將面向增長平穩(wěn)的消費電子產品和計算機市場；大功率（750～1500W）的ACDC電源將面向增長強勁的電信市場。DCDC電源約占整個開關電源市場的30%，但計算機與通信技術的快速融合，帶動了DCDC模塊式電源的迅速增長。預計今后幾年，DCDC電源模塊增長速度將超過ACDC電源，有人估計，中國今后五年，DCDC電源模塊市場年增長將達15%，增長主要是在電信領域。開關式電源技術發(fā)展趨勢是高密度、高效率、低噪聲，以及表面貼裝化。無論是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系到電源的轉換效率和功率密度等。在變壓器設計中，主要包括繞組設計和磁芯設計。本文擬重點討論涉及主變壓器磁芯設計中應考慮的通過功率、性能因子、熱阻等參數(shù)，并對降低磁芯總損耗提出了材料微觀設計應考慮的方法。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關電源提高效率和減

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)軟磁合金競爭，但從性能價格比考慮，軟磁鐵氧體材料仍是最佳的選擇；特別在100kHz到1MHz的高頻領域，新的低損耗的高頻功率鐵氧體材料更有其獨特的優(yōu)勢。為了最大限度地利用磁芯，對于較大功率運行條件下的軟磁鐵氧體材料，在高溫工作范圍（如80～100℃），應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率。這樣變壓器磁芯在規(guī)定頻率下允許有一個大的

5、磁通偏移，其結果可減少匝數(shù)；這也有利于鐵氧體的高頻應用，因為截止頻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功率。附帶的要求則還有高的居里點，高的電阻率，良好的機械強度等。新發(fā)布的“軟磁鐵氧體材料分類”行業(yè)標準（等同IEC61332：1995），將高磁通密度應用的功率鐵氧體材料分為五類，見表1。每類鐵氧體材料除了對振幅磁導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，主要應用于回掃變壓器磁芯；PW2材料，適用頻率為25～200kHz，主要應用于開關電源變壓器磁芯；PW3材電源招聘專家式中，n是Steinmetz指數(shù)，對功率鐵氧體來說，典型值是2.5；指數(shù)m=1～1.3（當磁損耗單純地由磁滯損耗引起時，m=1；當f=10～100kHz時，m=1.3；當f＞100kHz時，m將隨頻率增高