變壓器的磁性材料你了解多少

　　磁性材料以及變壓器的設(shè)計(jì)，主要說(shuō)三種，一是硅鋼片構(gòu)成的工頻變壓器，一種鐵硅鋁鐵粉芯磁環(huán)，還有一種是錳鋅鎳鋅材料構(gòu)成的磁環(huán)。三種應(yīng)用于不同場(chǎng)合，其中硅鋼片主要用于工頻變壓器，因?yàn)閁值在1.5K附近，適中，Bsat值大，達(dá)1.5T，因此抗磁飽和強(qiáng)度。鐵硅鋁鐵粉芯材料U值低，一般在百附近，B值相對(duì)硅鋼片小，但是比高導(dǎo)材料(錳芯鎳鋅)大很多，主要用于直流分量大的場(chǎng)合。比如用于BUCK連續(xù)電流電路。而錳芯鎳鋅磁導(dǎo)率很高，最高最達(dá)10K，因此耦合性很好，主要用于小信號(hào)耦合傳輸。比如驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及電壓電流采樣。這種材料主要繞幾匝就能滿足感量要求以及合適的激勵(lì)電流。

　　說(shuō)說(shuō)變壓器的設(shè)計(jì)與磁性材料

　　首先我們知道變壓器是一個(gè)激勵(lì)電感和理想變壓器構(gòu)成，當(dāng)然還有初次級(jí)漏感。但我們可以先假設(shè)漏感忽略不記。那么變壓器主要參數(shù)就是激勵(lì)電流和匝數(shù)了，也就是磁動(dòng)勢(shì)。這直接和B值有關(guān)。其他條件不變下，NI越大，B值越大，越容易磁飽和。那么好了，現(xiàn)在討論下NI值怎么取才能讓B值處在一個(gè)安全的范圍內(nèi)。

　　相信大家知道B=UH，這是定義出來(lái)的，U就是磁導(dǎo)率，就是B與H的比值，U不是常數(shù)，但是在小H下B與H成線性關(guān)系(一般材料),而H=KNI，K是比例常數(shù)，N是匝數(shù)，I是激勵(lì)電流。那好了，如果要減小B值就得減小NI乘積(同一磁環(huán))。激勵(lì)電流I是和電感量成反比的。如果增大電感量則激勵(lì)流會(huì)下降，但是N就得增大，否則電感量如何上升。我們知道電感量又和N^2成正比,L∝N*N?μ。而U=LI/T,把L值代進(jìn)去得U∝N*N?μ?I/T。所以

　　B=μH=kμN(yùn)I=k(μN(yùn)UT)/(N^2*μ)=KUT/N

　　由此式可知B∝1/N。所以增大N就能減小B值，所以理論上我們最好讓N值無(wú)窮大，這樣B不容易飽和，但是實(shí)際情況總有個(gè)度,首先就是我們的變壓器功率。

　　因?yàn)槲覀兛傄敵鲆欢üβ剩駝t變壓器就失去了作用。既然要輸出功率那么肯定有一的電流過(guò)繞線，若取得很細(xì)，則線壓降很大，線損很大。若線取得粗則磁環(huán)大小限制，不能繞下那么多繞線，所以匝數(shù)就有限。除非增大磁環(huán)。當(dāng)然我們不必要取B值太小，否則磁環(huán)利用率低，所以我們要取個(gè)平衡值。

　　因此變壓器設(shè)計(jì)首先考慮功率輸出，然后確定需要多大的導(dǎo)線。線徑確定后就開(kāi)始選擇磁環(huán)大小。根據(jù)磁環(huán)大小來(lái)得到一個(gè)合適的L值，在該值下算出I，然后乘以N，看是否超出B值，若超出則增大N，直到B值在一定范圍內(nèi)，假如線繞不下則換體積更大的磁環(huán)。下面驗(yàn)證為什么不增大導(dǎo)率減少N以用小體積磁環(huán)得到大功率輸出。

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