超微晶磁芯在开关电源中的应用
时间：2022-08-14 08:30:01
超微晶磁芯及其在开关电源中的应用
超微晶，又称纳米非晶，是一种新型的磁性材料。超微晶磁芯具有磁导率高、矩形比高、磁芯损耗低、高温稳定性好等优点。VAC铁基超微晶磁芯由公司生产VITROPERM500F、钴基超微晶磁芯VITROVAC 6025Z例如，介绍其性能特性及其在开关电源中的应用。
引言
微晶磁芯饱和磁感应强度高(1).l～1．2T)，磁导率高，矫韧性低，损耗低，稳定性好，耐磨性好，耐腐蚀性好，价格低，所有金属软磁材料芯性价比最好。用于制造微晶铁芯的材料被称为绿色材料 kHz)开关电源中的大中小功率的主变压器、控制变压器、波电感、储能电感、电抗器、磁放大器、饱和电抗器磁芯、EMC滤波器共模电感和差模电感磁芯IDSN微隔离变压器磁芯，也广泛应用于各种类似精度的互感器磁芯。
1超微晶磁芯的主要特点
VITROPERM 500F铁基超微晶磁芯具有以下特点： 初始磁导率极高，μ=30 000～80 随着磁通密度和温度的变化，磁导率变化很小； 2)磁芯损耗极低，140~ 120℃不随温度变化； 3)饱和磁通密度很高(Bs=1．2T)，允许选择较低的开关频率，可降低开关电源和EMI滤波器成本； 4)磁芯采用环氧树脂包装，机械强度高，无磁滞伸缩现象，能承受强振动； 5)可替代传统的铁氧体磁芯，减少开关电源的体积，提高可靠部件。 超微晶磁芯型号多，传输功率可达50 W到11kW。几种常。几种常。 
2 超微晶磁芯在开关电源中的应用
2.1 超微晶磁芯材料在高频变压器中的应用
铁氧体磁芯一般用于高频变压器。VITROPERM 5OOF铁基超微晶磁芯由德国两家子公司生产N如图1所示，67系列铁氧体磁芯的性能比较。图1(a)图1(b)磁感应强度(B)与矫顽力(H)的关系曲线；图1(c)是损失。温度曲线。由图l(a)由此可见，超微晶磁芯的磁导率远低于铁氧体磁芯，可以提高开关电源的稳定性和可靠性。由图l(b)可见，超微晶磁芯/μB乘积比铁氧体磁芯高很多倍，这意味着高频变压器的体积和重量可以大大降低。由图1(c)可见，当温度变化时，超微晶磁芯的损耗远低于铁氧体磁芯。此外，铁氧体磁芯的居里点温度较低，在高温下容易退磁。如果变压器采用超微晶磁芯制作，工作时磁感应强度的变化可以从O．4T提高到1．OT，将功率开关管的工作频率降低到100kHz以下。 2.2 超微晶磁芯在共模电感中的应用
当使用超微晶磁芯制作共模电感（也称为共模扼流圈）时，只需绕过少量匝数即可获得大量电感，从而减少铜损伤，节省电线，减少共模电感的体积。由超微晶磁芯制成的共模电感具有较高的共模插入损耗，可以抑制共模干扰，因此无需使用复杂的滤波电路。共模电感分别由铁氧体磁芯和超微晶磁芯制成，两者的形状比较如图2所示。
2.3超微晶磁芯在EMI滤波器的应用
由VAC钴基超微晶磁芯VIT-ROVAC 6025Z，可广泛应用于开关电源EMl在滤波器中，能有效抑制电流快速变化产生的尖峰电压。在超微晶磁芯上绕一圈或几圈铜线，可制成尖峰抑制器，其结构非常简单，对噪声干扰的抑制效果非常好。VITROVAC 6025Z超微晶磁芯具有极低的磁芯损耗和较高的矩形比。当电流突变为零时，电感很大，可以阻碍整流管的反向电流。由尖峰抑制器组成EMI滤波器电路如图3所示。D输出整流管，D二是续流二极管。在D1.D尖峰抑制器分别串联在2上。L储能电感，C滤波电容器。通过整流管的电流波形如图4所示(a)所示，IF、IR分别代表整流管的正工作电流和反工作电流，frr代表反向恢复时间。由图4可见，整流管在反向工作区域会产生尖峰电流，而接入尖峰抑制器后，尖峰电流就被抑制了。 尖峰抑制器的典型磁滞回线如图5所示。在到达工作点1之前（电流导通时），磁芯饱和，电感非常低；当电流关闭到达工作点2（也称剩余磁点）时，由于整流管的反向恢复时间，电流继续沿负方向减小，但超微晶磁芯具有非常高的磁导率，会显示出很大的电感，因此，它不经过理论工作点3(这一点应该对应于反向尖峰电流IR时间)，直接到达工作点4(即反向剩余磁点)，然后磁化开始另一个循环。抑制整流管尖峰电流的特性称为软恢复。抑制整流管尖峰电流的特性称为软恢复。IFe激励电流。 以下是设计尖峰抑制器的公式。如果整流管的反向恢复时间是trr(单位取s)，反向电压为UR (V)，通过整流管的电流为IF(A)，尖峰抑制器必须满足以下条件。
式中：Φ为磁通；
S是磁芯的绕线面积。
计算铜线直径的公式是
绕组匝数为
3 结语
随着电力电子技术的发展和成熟，人们逐渐意识到磁性元件不仅是电源中的功能元件，而且在整机中也占有相当大的体积、重量和损耗。据统计，磁性元件的重量一般为变换器总重量的30%~40%，占总体积的20%~30%。对于模块化设计的高频电源，磁性元件的体积和重量将占更高的比例。此外，磁性元件是影响电源输出动态性能和输出纹波的重要因素。因此，为了提高电源的功率密度、效率和输出质量，应深入研究减少磁性元件体积、重量和损耗的相关技术，以满足电源开发的需要。我们有理由相信微晶磁芯在开关电源中的应用前景非常广阔。 
