?1 磁芯損耗:正弦波與矩形波比較
一般情況下,磁芯損耗曲線是按正弦波+/-交流(AC)激勵繪制的,在標準的和正常的時候,是不提供較大值曲線的。涉及到開關電源電路設計的一個共同問題是正弦波和矩形波激勵的磁芯損耗的關系。對于高電阻率的磁性材料如類似鐵氧體,正弦波和矩形波產生的損耗幾乎是相等的,但矩形波的損耗稍微小一些。材料中存在高的渦流損耗(如大型疊片式或大型切割磁芯)時,矩形波損耗是正弦波損耗的1/2~2/3。D.Y.Chen提供的參考資料解釋了這種現象。
一般情況下,具有矩形波的磁芯損耗比具有正弦波的磁芯損耗低一些。但在元件存在銅損的情況下,這是不正確的。在變壓器中,用矩形波激勵時的銅損遠遠大于用正弦波激勵時的銅損。高頻元件的損耗在銅損方面顯得更多,集膚效應損耗比矩形波激勵磁芯的損耗給人們的印象更深刻。舉個例子,在20kHz、用17#美國線規導線的繞組時,矩形波激勵的磁芯損耗幾乎是正弦波激勵磁芯損耗的兩倍。例如,對于許多開關電源來說,具有矩形波激勵磁芯的5V、20A和30A輸出的電源,**采用多股絞線或利茲(Litz)線繞制線圈,不能使用粗的單股導線。
2 Q值曲線
所有磁性材料制造廠商公布的Q值曲線都是低損耗濾波器用材料的典型曲線。這些測試參數通常是用置于磁芯上的較適用的繞組完成的。對于罐形磁芯,Q值曲線指出了用作生成曲線時的繞組匝數和導線尺寸,導線是常用的利茲線,并且繞滿在線圈骨架上。
對于鉬坡莫合金磁粉芯同樣是正確的。用較適合的繞組,并且導線繞滿了磁芯窗口時測試,則Q值曲線是標準的。Q值曲線是在典型值為5高斯或更低的低交流(AC)激勵電平下測量得出的。由于在磁通密度越高時磁芯的損耗越大,故人們警告,在濾波電感器工作在高磁通密度時,磁芯的Q值是較低的。
3 電感量、AL系數和磁導率
在正常情況下,磁芯制造廠商會發布電感器和濾波器磁芯的AL系數、電感量和磁導率等參數。這些AL的極限值建立在初始磁導率范圍或者低磁通密度的基礎上。對于測試AL系數,這是很重要的,測試AL系數是在低磁通密度下實施的。
某些質量管理引入檢驗部門,希望由他們用幾匝繞組檢查磁芯,并用不能控制頻率或激勵電壓的數字電橋測試磁芯。幾乎毫不例外,以幾百高斯、若干千高斯(kG)、甚至使磁芯飽和的磁通密度的電壓激勵磁芯時,該電橋是平衡的。使用這些存在很少匝數的電橋對不開氣隙的磁芯進行初始磁導率測量是不合適的。另外一種現象發生在測量低磁導率磁芯,諸如測量具有很少匝數的鉬坡莫合金磁芯時,在很低電感量(如1mH或更低)時,即不再應用AL的方程式。由于鄰近的線匝有通過空氣隙偶合的情況,所以,所得的測試值呈現出正公差。例如,在一個10μH的電感器中,磁芯的AL存在**過20%的正誤差是人們所希望的。這同樣地是基于很少匝數的原因。然而,如果電感器上的線匝是集總的,則其誤差會變得更加惡劣。通常情況下,在開展低磁導率磁芯的檢測時,人們將會在磁芯上繞置足夠的線匝以獲得**過100μH的電感量,以便有效地預防正誤差。
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其它的誤差發生在測量磁芯電感系數過程中,具體地說,那些誤差存在于大的空氣隙,包括繞滿了線匝的骨架中。1000AL時氣隙較小,100AL時具有氣隙。在圖中可見,如果線圈骨架上沒有被繞滿,一個負的測量誤差將形成。在100AL時,骨架上僅繞滿了20%的線匝,這將存在大約-7%的誤差。罐形磁芯可**正常的±3%的公差。因此,檢驗AL值時,骨架上應該繞滿線匝。也就是說,測量電感值時應該在遠遠低于自諧振頻率時進行。
4 直流偏置
關于磁導率與直流偏置關系的曲線,制造廠商提供的數據是在室溫下和假設低電平交流激勵電壓疊加在直流電壓上的典型值。增大交流激勵電平將引起磁芯的磁導率更滾離。具體地對鐵氧體磁芯而言,在較高溫度時,在較低磁場強度時產生的磁導率滾離要低于室溫時產生的滾離。在其它方面,鉬坡莫合金磁芯磁導率的變化沒有大于高溫下若干百分點。
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