大型鐵硅鋁磁芯以及不同材料磁芯比較

1、moBnETics大型鐵硅鋁（Kool Mp ）磁芯技術(shù)公報(bào)大型鐵硅鋁（KooIMp）磁芯（包括E型磁芯、U型磁芯和I型磁芯）適合用于大電 流電感.并且具備鐵硅鋁（Kool Mj）材料的全部?jī)?yōu)點(diǎn)：低磁芯損耗、優(yōu)異的溫度 性能、接近零的磁致伸縮和軟飽和。大電流電感的典型例子有不間斷電源（包 括不帶變壓器的不間斷電源）、大型PF（扼流圈、牽引裝置和用于可再生能源的 逆變器（用于太陽(yáng)能/風(fēng)力/燃料電池轉(zhuǎn)換）。鐵硅鋁（Kool Mp）磁芯的每種形狀都具有不同尺寸（參見(jiàn)表1 ）.與間隙鐵氧體、 鐵粉芯和硅鐵磁芯相比具有優(yōu)勢(shì)，另外，為了構(gòu)造超大磁芯.可根據(jù)許多特定 的設(shè)計(jì)來(lái)粘結(jié)這些大型磁芯。MAGNETI

2、CSPO BOX 11422匹茲堡PA 15238免費(fèi)電電話 412-696-1333 傳頁(yè) 412-696-0333香港 MAGNETICS亞洲銷售和服務(wù)電話 +852 3102 9337傳真 +852 3585 1482電子郵件 ASIASALESSPANG.COM電子郵件 MAGNETKSSPANG.COM 網(wǎng)站 WWW.MAG-INC.COMMAGNETICS - WWW.MAG-INCX0MMAGNETICS - WWW.MAGdNGCOME型確芯尺寸(mm)1Efitt芯類冊(cè)ABcDEFLMES528DIN 55/2154.927.620,618.537,

3、516,88.410.3E5530DIN 55/2554.927.624.618.537.516.88.410.3E6527 公制E656532.527.010.012u型班芯I型確芯E7228HI27.9rrr17.852.6】99.516.9E8020公制E8080.03819.82859.319.89.919.8LEBO130.032.554.022.2108.420.010.044.2LEI 45145.027.93&217.8124.219.09552.6LEI 60160,03&139,628138.419,89.959.3ua芯ABCDELU6527653

4、2.527.0U722872.427.91917.852.69.5U802080,03819.82859.39.9Ifitt芯類顯ABCB474147.54L0275B552854.927,620,6B603060.030.015.0環(huán)翌線HI類型ABC7711158.034J14.97719158,025.616 7790878.948.217.0磁數(shù)據(jù)X 黑儼根據(jù)設(shè)計(jì)構(gòu)造而定。如需幫助 請(qǐng)聯(lián)系Magneti($應(yīng)用二程師。26|iAe(mme (mm)Ve (mm3)Wa (mm2) 件號(hào)E552835012343J0038100K5528E026E55301384

5、171235U0038100K5S30E026E652716254014779,40053700K6527E026E722813036813750,30060200K7228E0261802010338918572J001J1000K8020E026U1302541080219237,000L96000K130LE026LE145190736210155,000L87000K145LE026LE160180778273212,0003,33000KI60LE026U型fit芯類型2Ae&nm2)le (mm)Ve (mm3)WA (mm2)需件號(hào)U65278927021959.100lr960

6、00K6527U026U72287418421038/00丄87000K7228U026U80206419527353,2003.33000K8020U0261型出芯類顯2坤Aefmm2)le (mm)Ve (mm3)WA (mm2)守件號(hào)B4741N/A*53/00*00K474IB026BS528N/A*31,200*00K5S28B026B6030N/Ait*27,000*00K6030B026環(huán)型線醫(yī)翼釵2坤Aefmm2)le (mm)Ve (mm3)WA (mm2) 件號(hào)771113314414320/009480077111A7771916022912528,60051400771

7、91A7779083722720045,300lr8000077908A7MAGNETICS - WWW.MAG-INC.COM材料和直流 偏置特性101001000漏磁通外部漏磁場(chǎng)大型鐵硅鋁(KoolMp)磁芯有三種磁導(dǎo)率：26卩.40p和60卩。第2頁(yè)表2中顯示了每種26卩磁芯 的磁數(shù)據(jù)。開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電感器材料最重妾的指標(biāo)是它在直流偏直下提供電感呈或磁導(dǎo)率的能 力。下圖(圖】)顯示了與直流偏晝成函數(shù)關(guān)系的磁導(dǎo)率下降曲線。對(duì)映直流偏置曲線，鐵硅 鋁(Kool M|j)的分布式氣隙可產(chǎn)生軟電感。在大多數(shù)應(yīng)用中.這種擺動(dòng)式電感是非常有用的， 因?yàn)樗岣吡诵?減小了所需的體積并擴(kuò)大的工作范圍。如果是

8、電流是額定的相對(duì)直 流偏背曲線的軟電感增加了承受過(guò)載狀況的能力。1.00.9 -0.8 -0.7 -0.6 -03 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 -0.0直流磁化力(奧斯特)圖1當(dāng)部分磁場(chǎng)未包含于磁芯結(jié)構(gòu)中時(shí)，會(huì)發(fā)生漏磁通。所有變壓器和電感器都具有一定 漏磁通。在低磁導(dǎo)率材科中，漏磁逋會(huì)守致電感呈的測(cè)呈值髙十計(jì)算值(參見(jiàn)以卜等 式)。白漏磁通引起的測(cè)呈電感比計(jì)算電感大的部分在很大程度上受到匝數(shù)和線圈設(shè)計(jì) 的影響?！?訃 E其中亠電感單位：耐)e卩二磁芯磁導(dǎo)率N二匝數(shù)A二有效截面積(單位：mm2)le二磁芯磁路長(zhǎng)度(單位：mm)磁芯尺寸也會(huì)影響漏磁通。如果是E型磁芯，則磁芯的繞組長(zhǎng)度越

9、長(zhǎng).漏磁通就越小。 而繞組的高寬之比越小，漏磁通則越大。使用完整的100匝線圏對(duì)Magnetics的鐵硅鋁 (Kool Mp) E型磁芯進(jìn)行測(cè)試，用來(lái)獲得豈感系數(shù)(九)。磁芯形狀會(huì)影響外部漏磁場(chǎng)。E型磁芯磁芯大部分地方包圍繞組)的外部漏磁場(chǎng)大于 環(huán)型磁芯繞組包圍磁芯)。使用鐵硅鋁(Kool Mp) E型磁芯或E型磁芯組合時(shí)，必須考慮E 型磁芯的外部海磁場(chǎng)。鐵硅鋁(Kool Mp) E型磁芯不能與金屬文架組合，因?yàn)槁┐磐赡軙?huì)在支架中引起渦流加熱。 布置電路板時(shí)，必須考慮漏磁場(chǎng)。容易受到雜散磁場(chǎng)影響的元件應(yīng)該與鐵硅鋁(Kool Mp) E型 磁芯隔開(kāi)一定距離。有關(guān)本主題的更多信息，請(qǐng)聯(lián)系Magn

10、eti(s的應(yīng)用工程師小組，索取一份 白皮書(shū)鐵硅鋁(Kool Mu) E型磁芯的漏磁通問(wèn)題(Leakage Flux Considerations on Kool Mp E Cores).與間除鐵氧休解決方案相 比.鐵硅鋁(KOOlMp)的 優(yōu)點(diǎn)包括：軟飽和：鐵氧體必須在下 降曲線的安全平坦區(qū)域進(jìn) 行設(shè)計(jì)。鐵硅鋁(Kool M|i)等 粉末磁芯可以把工作范國(guó) 設(shè)計(jì)在材料中受控制的. 局部的下降曲線中(圖3)。磁通:在特定的50%下 降設(shè)計(jì)點(diǎn)磁通屋是鐵氧 體的兩倍以上這使磁芯 尺寸可縮小35%。溫度：鐵氧體的磁通量隨溫 度下降而鐵硅鎧(Kool Mp)的 磁通量則保持相對(duì)恒定。容錯(cuò)：軟飽和曲線使

11、鐵硅鋁 (Kool Mp)設(shè)計(jì)本身具有容錯(cuò)能 力.而間隙鐵氧體則沒(méi)有。邊緣損耗：鐵硅鋁(Kool Mp) 不會(huì)發(fā)生邊緣損耗.而間隙 鐵氧體有很大的邊緣損耗。與間隙鐵氧體對(duì)比盡管高品質(zhì)鐵氧體磁芯損耗低于鐵碓鋁(Kool柿)磁芯損耗 但鐵氧體通常需要隆低有效磁 導(dǎo)率 以防止在高電流下達(dá)到飽和。由于初始磁導(dǎo)率很高 所以鐵氧體需要相對(duì)較大的氣隙 來(lái)降低有效磁導(dǎo)率。這種大氣隙會(huì)導(dǎo)致間隙損耗 當(dāng)比較材料損耗曲線時(shí) 通常會(huì)忽昭這個(gè) 復(fù)雜的問(wèn)題。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō) 由于氣隙附近的邊緣磁通 間隙損耗會(huì)極大地埴加總損耗(圖2)。 同時(shí)邊緣磁通與銅繞組相交 會(huì)在導(dǎo)線中產(chǎn)生渦流。間隙鐵氧體磁芯也有優(yōu)于鐵硅鋁(KoolMp)磁芯

12、的地方。間隙鐵氧體的電感通常只有3%的 公差 而鐵硅鋁(Kool Mp)磁芯為8%。間隙鐵氧體有更多的尺寸和形狀。由于鐵氧體材料可 具有較高的間隙有效磁導(dǎo)率 所以它非常適合相對(duì)較低偏置的應(yīng)用 例如前饋?zhàn)儔浩骱偷推?置電感器。鐵硅鋁(KOOlMp)間隙鐵氧體10 100 1000直流磁化力(臭斯特)圖34MAGNETICS - WWW.MAG-INC.COM5MAGNETICS - WWW.MAG-INC.COM與鐵粉芯解決方案榕比. 鐵硅鋁(KOOlMp)的優(yōu)點(diǎn)包括：磯芯損耗：鐵硅鋁(KodMjj)的 磁芯損耗低于鐵粉芯(圖4)。接近零的磁致伸縮：鐵 硅鋁(Kool Mp)非常適用于消除 濾波

13、電感中的音頻噪音。沒(méi)有熱老化：鐵磋鋁(Kool和) 在制造時(shí)沒(méi)有使用有機(jī)粘結(jié) 齊J。囚此，鐵硅鋁(KoolMp)中 沒(méi)有任何熱老化問(wèn)題。所有 鐵硅鋁(Kool Mp)磁芯都能在 200C下連續(xù)工作。與鐵粉芯對(duì)比鐵硅鋁(KoolMp)含有Al. Si. Fe成分)的直流偏賢特性類似于鐵粉芯純Fe成分)，參見(jiàn) 圖5。除了承受直流偏逼之外.開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電感器上還有一定的交流電.一般為10kHz到 300 kHz.這種交流電產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，從而造成磁芯損耗并導(dǎo)致磁芯變熱。這種效果在 鐵硅鋁(KoolMp)磁芯上有所減弱，因此電感器的效率更高溫度更低。10000101 0 100 200 磁通密度(mT)圖4

14、標(biāo)準(zhǔn)磯芯損耗(100 KHz)0000O 1 1ME)吠鞘檢袴1 10100O 9L n-4 3 ci cf1000直流磁化力(奧斯特)圖55MAGNETICS - WWW.MAG-INC.COM與硅鐵解決方案相比，鐵硅 鋁(KOOlMp)的優(yōu)點(diǎn)包括：軟飽和：硅鐵塊具有離散的 間隙與鐵硅鋁(KooIMjj)的分 布式間隙不同因此隨若電 流增加飽和的出現(xiàn)要快得 多。鐵硅鋁(Kool Mp)可以對(duì)飽 和曲線進(jìn)行深入設(shè)計(jì).從而 獲得較小的電感器。磁芯損耗：鐵硅鋁(Kool Mp) 的磁芯損耗遠(yuǎn)低于硅鋼養(yǎng) 片。一般來(lái)說(shuō)隨著頻率 增加這種差異變得越來(lái) 越大(圖7)。與硅鋼對(duì)比實(shí)現(xiàn)大型電感器的一種方法是利

15、用特級(jí)硅鐵巻片通常是塊狀或條狀參見(jiàn)圖6。硅鐵 的優(yōu)點(diǎn)是飽和磁通密度較高。鐵硅鎧(KoolMp)形狀(E型磁芯.U型磁芯和I型磁芯)也 可以經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臉?gòu)造 用于大型電感器。請(qǐng)參見(jiàn)第8頁(yè)的“特殊設(shè)計(jì).一節(jié)。盡管硅鐵 的優(yōu)點(diǎn)是飽和磁通密度較高 但鐵廷鋁(Kool Mp)具備下列優(yōu)點(diǎn)：軟飽和很低的磁芯損 耗.溫度穩(wěn)定性和較低的成本。溫度定性：硅鋼裝配件 中所用的環(huán)氧樹(shù)脂一般不 能像鐵硅鋁(Kool即)那樣在 200C下工作成本：鐵硅鋁(KcolMp)磁芯 的成本低于同樣大小的硅 鋼塊。硅鋼塊構(gòu)造圖6磁芯損耗比較磁導(dǎo)率為26的鐵硅鋁(K00IMp)-硅鋼疊片10 kHz50 kHzMAGNETICS -

16、 WWW.MAG-INC.COM100 200磯通密度(mT)50100200做通密度(mT)MAGNETICS - WWW.MAG-INC.COMMAGNETICS - WWW.MAG-INC.COM磁芯選擇只需知道設(shè)計(jì)應(yīng)用的兩個(gè)參數(shù)：直流偏置所需的電感以及直流電流。使用下列方法來(lái) 確定磁芯尺寸和匝數(shù)。1計(jì)算LF的乘積，其中：L二直流偏詈所需的電感（mH）, 1 =直流電流安培）2. 在磁芯選擇表表3）上查找LI?值。3. 現(xiàn)在已經(jīng)知道電感和磁芯尺寸。使用下列步噥計(jì)算匝數(shù)：）從表2中獲得磁芯的標(biāo)稱電感（Al,單位為nHA2L使用最壞情況的負(fù)公差（8%）確 定最低標(biāo)稱電感。有了這項(xiàng)數(shù)據(jù)之后使用

17、N = （LxlO7ALr計(jì)算所需的電感（mH） 對(duì)應(yīng)的匝數(shù)。4 n NIb）根據(jù)H二（le的單位為mm）計(jì)算偏置（奧斯特）。e）根據(jù)磁導(dǎo)率-直流偏晝曲線，就所計(jì)算出的偏査水平確定初始磁導(dǎo)率的系數(shù)。d）通過(guò)將初始匝數(shù)（根據(jù)步驟3a所得）除以初始磁導(dǎo)率的系數(shù)來(lái)增加匝數(shù)。這將得 到與所需的值接近的電感。最后的匝數(shù)可能需要反復(fù)迭代計(jì)算。4選擇一種電線或金屬箔尺寸，并驗(yàn)證所得到的窗口填充是否是可制造的低于100% 的負(fù)載循環(huán)允許較小的電線尺寸和較低的繞組因數(shù)，但不允許較小的磁芯尺寸。磯芯選擇表表3類型U2類型LI2E型磁芯mH Amp2U型磁芯mH Amp2E5S28100-400U652710002700E5530150-500_U72288001700E6527300-900U802015002800E7228300-800E80