如何設計電感使之發熱量為最小?
本人正進入電子鎮流器方面的工作,最近遇到電感的問題,在2*58W的電子鎮流器中我用了EE25的電感,功率做到了100W,但測得電感溫度有55度(在通常的工作中),想請教如何使電感溫度低,電感如何設計?如何制作?我的電感量為1.8MH
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@zcj0304
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上傳不了!太大了啊 有6M 等我一個一個發
開關電源中磁性元器件
南京航空航天大學自動化學院
趙修科 主編
2004 年8 月
電話:025-84893795(H)
025-84895975(O)
Emai: jops@nuaa.edu.cn
目 錄
第一章 磁的基本概念………………………………………………………………………1
1.1 磁的基本現象 …………………………………………………………………………………1
1.2 電流與磁場……………………………………………… … ………………………………… 1
1.3 磁的單位和電磁基本定律………………………………………………………………… 2
1.3.1 磁感應強度(B-磁通密度) ……………………………………………………………………3
1.3.2 磁通……………………………………………………………………………………………3
1.3.3 磁導率µ和磁場強度H ………………………………………………………………………3
1.3.4 安培環路定律 ………………………………………………………………………………… 4
1.3.5 電磁感應定律 ………………………………………………………………………………… 5
1.3.6 電磁能量關系 …………………………………………………………………………………6
本章要點 7
第二章 電路中的磁性元件…………………………………………………………………8
2.1 自感 ……………………………………………………………………………………………8
2.2 互感 ……………………………………………………………………………………………8
2.2.1 線圈之間的互感 ………………………………………………………………………………9
2.2.2 互感系數………………………………………………………………………………………9
2.2.3 互感電動勢……………………………………………………………………………………9
2.2.4 互感電路………………………………………………………………………………………10
2.3 變壓器…………………………………………………………………………………………12
2.3.1 變壓器空載……………………………………………………………………………………13
2.3.2 變壓器負載狀態………………………………………………………………………………13
2.3.3 變壓器等效電路………………………………………………………………………………14
本章要點…………………………………………………………………………………………15
第三章 磁路和電感計算 ………………………………………………………………… 17
3.1 磁路的概念 ……………………………… …………………………………………………17
3.2 磁路的歐姆定律 ……………………………………………………………………………17
3.3 磁芯磁場和磁路 ……………………………………………………………………………19
3.3.1 無氣隙磁芯磁場 ………………………………………………………………………………19
3.3.2 E 型磁芯磁場和等效磁路……………………………………………………………………21
3.3.3 氣隙磁導的計算 ………………………………………………………………………………23
3.4 電感計算 ………………………………………………………………………………………27
3.4.1 導線和無磁芯線圈的電感計算-經驗公式…………………………………………………28
3.4.2 磁芯電感………………………………………………………………………………………33
本章要點……………………………………………………………………………………………35
第四章 軟磁材料………………………………………………………………………………36
4.1 磁性材料的磁化………………………………………………………………………………36
4.2 磁材料的磁化曲線……………………………………………………………………………36
4.2.1 磁性物質磁化過程和初始磁化曲線 …… ……………………………………………………36
4.2.2 飽和磁滯回線和基本參數……………………………………………………………………37
4.3 磁芯損耗………………………………………………………………………………………38
4.3.1 磁化能量和磁滯損耗Ph………………………………………………………………………38
4.3.2 渦流損耗Pe ……………………………………………………………………………………39
4.3.3 剩余損耗Pc ……………………………………………………………………………………40
4.4 磁化曲線的測量和顯示……………………………………………………………………… 41
4.4.1 測試原理和電路 ……………………………………………………………………………… 41
4.4.2 磁化曲線的顯示 …………… … … … … …………………………………………………… 42
4.5 相對磁導率µr……………………………………………………………………………………43
4.5.1 最大磁導率μm…………………………………………………………………………………43
4.5.2 初始磁導率μI …………………………………………………………………………………43
4.5.3 增量磁導率µ∆………………………………………………………………………………… 43
4.5.4 有效磁導率μe…………………………………………………………………………………44
4.5.5 幅值磁導率µ
a …………………………………………………………………………………44
4.6 常用軟磁材料 ………………………………………………………………………………… 46
4.6.1 對軟磁材料的要求 …………………………………………………………………………… 46
4.6.2 合金磁材料 ……………………………………………………………………………………46
4.6.3 磁粉芯…………………………………………………………………………………………51
4.6.4 軟磁鐵氧體材料 ……………………………………………………………………………… 52
4.7 軟磁材料的選用原則 ……………………………………………………………………………56
本章要點 ……………………………………………………………………………………………56
第五章 變換器中磁芯的工作要求……………………………………………………………58
5.1 Ⅰ類工作狀態-Buck 變換器濾波電感磁芯 ……………………………………………………58
5.2 Ⅱ類工作狀態-正激變換器變壓器 …………………………………………………………… 60
5.3 Ⅲ類工作狀態-推挽型變換器中變壓器 …………………………………………………… 62
5.3.1 輸出交流時逆變器中的變壓器 ………………………………………………………………63
5.3.2 SPWM交流輸出濾波電感 ………………………………………………………………… 65
5.3.3 直流輸出時變壓器的工作狀態 ……………………………………………………………… 66
5.4 準Ⅲ工作狀態-磁放大器磁芯工作狀態………………………………………………………68
5.4.1 磁放大器原理 …………………………………………………………………………………68
5.4.2 實際應用舉例 …………………………………………………………………………………69
本章要點 ………………………………………………………………………………………70
第六章 線圈 ………………………………………………………………………………………71
6.1 集膚效應…………………………………………………………………………………………71
6.2 線圈磁場和鄰近效應…………………………………………………………………………73
6.3 變壓器線圈的漏感……………………………………………………………………………74
6.3.1 典型變壓器磁芯的漏感分析…………………………………………………………………74
6.3.2 其他結構的漏磁……………………………………………………………………………… 76
6.3.3 減少漏磁的主要方法-線圈交錯繞…………………………………………………………76
6.4 鄰近效應對多層線圈影響………………………………………………………………………76
6.4.1 多層線圈………………………………………………………………………………………77
6.4.2 線圈的并聯……………………………………………………………………………………80
6.4.3 無源損耗………………………………………………………………………………………81
6.5 線圈結構…………………………………………………………………………………………82
6.5.1 絕緣、熱阻和電流密度………………………………………………………………………82
6.5.2 計算有效值電流 ………………………………………………………………………………85
6.5.3 窗口充填系數kw ………………………………………………………………………………86
6.5.4 電路拓撲………………………………………………………………………………………87
6.6 線圈間電容和端部電容…………………………………………………………………………87
本章要點………………………………………………………………………………………89
第七章 功率變壓器設計 ………………………………………………………………………90
7.1 變壓器設計一般問題……………………………………………………………………………90
7.1.1 變壓器功能……………………………………………………………………………………90
7.1.2 變壓器的寄生參數及其影響 …………………………………………………………………90
7.1.3 溫升和損耗 ……………………………………………………………………………………99
7.1.4 充填系數………………………………………………………………………………………92
7.1.5 電路拓撲………………………………………………………………………………………92
7.1.6 頻率……………………………………………………………………………………………92
7.1.7 占空度………………………………………………………………………………………93
7.1.8 匝數和匝比選取………………………………………………………………………………94
7.1.9 磁通偏移………………………………………………………………………………………96
7.1.10 磁芯選擇……………………………………………………………………………………97
7.2 變壓器設計基本步驟………………………………………………………………………101
第八章 電感和反激變壓器設計……………………………………………………………106
8.1 應用場合 ………………………………………………………………………………………106
8.1.1 輸出濾波電感(Buck)…………………………………………………………………………106
8.1.2 Boost 和Boost/Buck 電感 ……………………………………………………………………107
8.1.3 反激變壓器…………………………………………………………………………………108
8.1.4 耦合濾波電感………………………………………………………………………………109
8.2 損耗和溫升……………………………………………………………………………………111
8.3 磁芯……………………………………………………………………………………………111
8.3.1 磁芯氣隙……………………………… …… ………………………………………………111
8.3.2 散磁引起的損耗……………………… … … ………………………………………………112
8.3.3 擴大電感磁通擺幅…………………… … … ………………………………………………113
8.3.4 磁芯材料和形狀………………………………………………………………………………114
8.3.5 決定磁芯尺寸……………………………… … … … ………………………………………114
8.4 電感計算………………………………………………………………………………………115
8.4.1 氣隙磁芯電感………………………………………………………………………………116
8.4.2 磁粉芯和恒導磁芯電感……………………………………………………………………116
8.4.3 利用電感系數AL 計算電感…………………………………………………………………116
8.5 電感設計………………………………………………………………………………………116
8.5.1 設計步驟……………………………………………………………………………………116
8.5.2 舉例-Buck 輸出濾波電感…………………………………………………………………118
8.5.3 反激變壓器電感設計…………………………… …………………………………………120
第九章 特殊磁性元件…………………………………………………………………………129
9.1 電流互感器……………………………………………………………………………………129
9.1.1 交流互感器…………………………………………………………………………………129
9.1.2 脈沖直流互感器………………………………………………………………………………132
9.2 磁調節器和尖峰抑制器設計…………………………………………………………………135
9.2.1 矩形磁芯基本特性……………………………………………………………………………135
9.2.2 磁放大器設計…………………………………………………………………………………136
9.2.3 噪聲抑制磁芯…………………………………………………………………………………138
第十章 附錄………………………………………………………………………………………141
10.1 單位制和轉換關系……………………………………………………………………………141
10.2 導線數據………………………………………………………………………………………142
10.2.1 漆包線規格、絕緣和耐壓…………………………………………………………………142
10.2.2 英制導線規格及公制轉換…………………………………………………………………143
10.2.3 電工銅帶……………………………………………………………………………………144
10.3 鐵氧體………………………………… … … … ……………………………………………145
10.3.1 國產鐵氧體材料特性………………… … …………………………………………………145
10.3.2 鐵氧體尺寸規格……………………………………………………………………………145
10.3.3 國內外鐵氧體材料對照……………………………………………………………………156
10.4 磁粉芯………………………………………………………………………………………156
10.4.1 磁粉芯的主要性能和規格…………… ……………………………………………………156
10.4.2 磁粉芯電感估算……………………………………………………………………………156
10.4.3 國內外磁粉芯規格…………………………………………………………………………157
10.5 矩形磁滯回線磁芯……………………………………………………………………………158
10.5.1 非晶合金……………………………………………………………………………………158
10.5.2 噪聲抑制器件………………………………………………………………………………159
10.5.3 矩形磁滯回線鐵氧體磁芯…………………………………………………………………159
10.6 絕緣 …………………………………………………………………………………………159
10.6.1 線圈端部處理 -留邊距離Z、端空距離d…… … … ……………………………………160
10.6.2 內層絕緣(線圈骨架到磁芯)、繞組間絕緣 ………………………………………………160
10.6.3 線圈的裹覆、端封和灌注方式的選擇……………………………………………………161
10.6.4 出頭絕緣距離………………………………………………………………………………161
10.6.5 工藝…………………………… … …………………………………………………………161
10.7 磁性元件相關標準……………………………………………………………………………162
10.7.1 國家標準 ……………………………………………………………………………………162
10.7.2 部分國際標準………………………………………………………………………………164
開關電源中磁性元器件
南京航空航天大學自動化學院
趙修科 主編
2004 年8 月
電話:025-84893795(H)
025-84895975(O)
Emai: jops@nuaa.edu.cn
目 錄
第一章 磁的基本概念………………………………………………………………………1
1.1 磁的基本現象 …………………………………………………………………………………1
1.2 電流與磁場……………………………………………… … ………………………………… 1
1.3 磁的單位和電磁基本定律………………………………………………………………… 2
1.3.1 磁感應強度(B-磁通密度) ……………………………………………………………………3
1.3.2 磁通……………………………………………………………………………………………3
1.3.3 磁導率µ和磁場強度H ………………………………………………………………………3
1.3.4 安培環路定律 ………………………………………………………………………………… 4
1.3.5 電磁感應定律 ………………………………………………………………………………… 5
1.3.6 電磁能量關系 …………………………………………………………………………………6
本章要點 7
第二章 電路中的磁性元件…………………………………………………………………8
2.1 自感 ……………………………………………………………………………………………8
2.2 互感 ……………………………………………………………………………………………8
2.2.1 線圈之間的互感 ………………………………………………………………………………9
2.2.2 互感系數………………………………………………………………………………………9
2.2.3 互感電動勢……………………………………………………………………………………9
2.2.4 互感電路………………………………………………………………………………………10
2.3 變壓器…………………………………………………………………………………………12
2.3.1 變壓器空載……………………………………………………………………………………13
2.3.2 變壓器負載狀態………………………………………………………………………………13
2.3.3 變壓器等效電路………………………………………………………………………………14
本章要點…………………………………………………………………………………………15
第三章 磁路和電感計算 ………………………………………………………………… 17
3.1 磁路的概念 ……………………………… …………………………………………………17
3.2 磁路的歐姆定律 ……………………………………………………………………………17
3.3 磁芯磁場和磁路 ……………………………………………………………………………19
3.3.1 無氣隙磁芯磁場 ………………………………………………………………………………19
3.3.2 E 型磁芯磁場和等效磁路……………………………………………………………………21
3.3.3 氣隙磁導的計算 ………………………………………………………………………………23
3.4 電感計算 ………………………………………………………………………………………27
3.4.1 導線和無磁芯線圈的電感計算-經驗公式…………………………………………………28
3.4.2 磁芯電感………………………………………………………………………………………33
本章要點……………………………………………………………………………………………35
第四章 軟磁材料………………………………………………………………………………36
4.1 磁性材料的磁化………………………………………………………………………………36
4.2 磁材料的磁化曲線……………………………………………………………………………36
4.2.1 磁性物質磁化過程和初始磁化曲線 …… ……………………………………………………36
4.2.2 飽和磁滯回線和基本參數……………………………………………………………………37
4.3 磁芯損耗………………………………………………………………………………………38
4.3.1 磁化能量和磁滯損耗Ph………………………………………………………………………38
4.3.2 渦流損耗Pe ……………………………………………………………………………………39
4.3.3 剩余損耗Pc ……………………………………………………………………………………40
4.4 磁化曲線的測量和顯示……………………………………………………………………… 41
4.4.1 測試原理和電路 ……………………………………………………………………………… 41
4.4.2 磁化曲線的顯示 …………… … … … … …………………………………………………… 42
4.5 相對磁導率µr……………………………………………………………………………………43
4.5.1 最大磁導率μm…………………………………………………………………………………43
4.5.2 初始磁導率μI …………………………………………………………………………………43
4.5.3 增量磁導率µ∆………………………………………………………………………………… 43
4.5.4 有效磁導率μe…………………………………………………………………………………44
4.5.5 幅值磁導率µ
a …………………………………………………………………………………44
4.6 常用軟磁材料 ………………………………………………………………………………… 46
4.6.1 對軟磁材料的要求 …………………………………………………………………………… 46
4.6.2 合金磁材料 ……………………………………………………………………………………46
4.6.3 磁粉芯…………………………………………………………………………………………51
4.6.4 軟磁鐵氧體材料 ……………………………………………………………………………… 52
4.7 軟磁材料的選用原則 ……………………………………………………………………………56
本章要點 ……………………………………………………………………………………………56
第五章 變換器中磁芯的工作要求……………………………………………………………58
5.1 Ⅰ類工作狀態-Buck 變換器濾波電感磁芯 ……………………………………………………58
5.2 Ⅱ類工作狀態-正激變換器變壓器 …………………………………………………………… 60
5.3 Ⅲ類工作狀態-推挽型變換器中變壓器 …………………………………………………… 62
5.3.1 輸出交流時逆變器中的變壓器 ………………………………………………………………63
5.3.2 SPWM交流輸出濾波電感 ………………………………………………………………… 65
5.3.3 直流輸出時變壓器的工作狀態 ……………………………………………………………… 66
5.4 準Ⅲ工作狀態-磁放大器磁芯工作狀態………………………………………………………68
5.4.1 磁放大器原理 …………………………………………………………………………………68
5.4.2 實際應用舉例 …………………………………………………………………………………69
本章要點 ………………………………………………………………………………………70
第六章 線圈 ………………………………………………………………………………………71
6.1 集膚效應…………………………………………………………………………………………71
6.2 線圈磁場和鄰近效應…………………………………………………………………………73
6.3 變壓器線圈的漏感……………………………………………………………………………74
6.3.1 典型變壓器磁芯的漏感分析…………………………………………………………………74
6.3.2 其他結構的漏磁……………………………………………………………………………… 76
6.3.3 減少漏磁的主要方法-線圈交錯繞…………………………………………………………76
6.4 鄰近效應對多層線圈影響………………………………………………………………………76
6.4.1 多層線圈………………………………………………………………………………………77
6.4.2 線圈的并聯……………………………………………………………………………………80
6.4.3 無源損耗………………………………………………………………………………………81
6.5 線圈結構…………………………………………………………………………………………82
6.5.1 絕緣、熱阻和電流密度………………………………………………………………………82
6.5.2 計算有效值電流 ………………………………………………………………………………85
6.5.3 窗口充填系數kw ………………………………………………………………………………86
6.5.4 電路拓撲………………………………………………………………………………………87
6.6 線圈間電容和端部電容…………………………………………………………………………87
本章要點………………………………………………………………………………………89
第七章 功率變壓器設計 ………………………………………………………………………90
7.1 變壓器設計一般問題……………………………………………………………………………90
7.1.1 變壓器功能……………………………………………………………………………………90
7.1.2 變壓器的寄生參數及其影響 …………………………………………………………………90
7.1.3 溫升和損耗 ……………………………………………………………………………………99
7.1.4 充填系數………………………………………………………………………………………92
7.1.5 電路拓撲………………………………………………………………………………………92
7.1.6 頻率……………………………………………………………………………………………92
7.1.7 占空度………………………………………………………………………………………93
7.1.8 匝數和匝比選取………………………………………………………………………………94
7.1.9 磁通偏移………………………………………………………………………………………96
7.1.10 磁芯選擇……………………………………………………………………………………97
7.2 變壓器設計基本步驟………………………………………………………………………101
第八章 電感和反激變壓器設計……………………………………………………………106
8.1 應用場合 ………………………………………………………………………………………106
8.1.1 輸出濾波電感(Buck)…………………………………………………………………………106
8.1.2 Boost 和Boost/Buck 電感 ……………………………………………………………………107
8.1.3 反激變壓器…………………………………………………………………………………108
8.1.4 耦合濾波電感………………………………………………………………………………109
8.2 損耗和溫升……………………………………………………………………………………111
8.3 磁芯……………………………………………………………………………………………111
8.3.1 磁芯氣隙……………………………… …… ………………………………………………111
8.3.2 散磁引起的損耗……………………… … … ………………………………………………112
8.3.3 擴大電感磁通擺幅…………………… … … ………………………………………………113
8.3.4 磁芯材料和形狀………………………………………………………………………………114
8.3.5 決定磁芯尺寸……………………………… … … … ………………………………………114
8.4 電感計算………………………………………………………………………………………115
8.4.1 氣隙磁芯電感………………………………………………………………………………116
8.4.2 磁粉芯和恒導磁芯電感……………………………………………………………………116
8.4.3 利用電感系數AL 計算電感…………………………………………………………………116
8.5 電感設計………………………………………………………………………………………116
8.5.1 設計步驟……………………………………………………………………………………116
8.5.2 舉例-Buck 輸出濾波電感…………………………………………………………………118
8.5.3 反激變壓器電感設計…………………………… …………………………………………120
第九章 特殊磁性元件…………………………………………………………………………129
9.1 電流互感器……………………………………………………………………………………129
9.1.1 交流互感器…………………………………………………………………………………129
9.1.2 脈沖直流互感器………………………………………………………………………………132
9.2 磁調節器和尖峰抑制器設計…………………………………………………………………135
9.2.1 矩形磁芯基本特性……………………………………………………………………………135
9.2.2 磁放大器設計…………………………………………………………………………………136
9.2.3 噪聲抑制磁芯…………………………………………………………………………………138
第十章 附錄………………………………………………………………………………………141
10.1 單位制和轉換關系……………………………………………………………………………141
10.2 導線數據………………………………………………………………………………………142
10.2.1 漆包線規格、絕緣和耐壓…………………………………………………………………142
10.2.2 英制導線規格及公制轉換…………………………………………………………………143
10.2.3 電工銅帶……………………………………………………………………………………144
10.3 鐵氧體………………………………… … … … ……………………………………………145
10.3.1 國產鐵氧體材料特性………………… … …………………………………………………145
10.3.2 鐵氧體尺寸規格……………………………………………………………………………145
10.3.3 國內外鐵氧體材料對照……………………………………………………………………156
10.4 磁粉芯………………………………………………………………………………………156
10.4.1 磁粉芯的主要性能和規格…………… ……………………………………………………156
10.4.2 磁粉芯電感估算……………………………………………………………………………156
10.4.3 國內外磁粉芯規格…………………………………………………………………………157
10.5 矩形磁滯回線磁芯……………………………………………………………………………158
10.5.1 非晶合金……………………………………………………………………………………158
10.5.2 噪聲抑制器件………………………………………………………………………………159
10.5.3 矩形磁滯回線鐵氧體磁芯…………………………………………………………………159
10.6 絕緣 …………………………………………………………………………………………159
10.6.1 線圈端部處理 -留邊距離Z、端空距離d…… … … ……………………………………160
10.6.2 內層絕緣(線圈骨架到磁芯)、繞組間絕緣 ………………………………………………160
10.6.3 線圈的裹覆、端封和灌注方式的選擇……………………………………………………161
10.6.4 出頭絕緣距離………………………………………………………………………………161
10.6.5 工藝…………………………… … …………………………………………………………161
10.7 磁性元件相關標準……………………………………………………………………………162
10.7.1 國家標準 ……………………………………………………………………………………162
10.7.2 部分國際標準………………………………………………………………………………164
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等我一個一個發開關電源中磁性元器件南京航空航天大學自動化學院趙修科主編2004年8月電話:025-84893795(H)025-84895975(O)Emai:jops@nuaa.edu.cn目錄第一章磁的基本概念………………………………………………………………………11.1磁的基本現象…………………………………………………………………………………11.2電流與磁場……………………………………………………………………………………11.3磁的單位和電磁基本定律…………………………………………………………………21.3.1磁感應強度(B-磁通密度)……………………………………………………………………31.3.2磁通……………………………………………………………………………………………31.3.3磁導率µ和磁場強度H………………………………………………………………………31.3.4安培環路定律…………………………………………………………………………………41.3.5電磁感應定律…………………………………………………………………………………51.3.6電磁能量關系…………………………………………………………………………………6本章要點7第二章電路中的磁性元件…………………………………………………………………82.1自感……………………………………………………………………………………………82.2互感……………………………………………………………………………………………82.2.1線圈之間的互感………………………………………………………………………………92.2.2互感系數………………………………………………………………………………………92.2.3互感電動勢……………………………………………………………………………………92.2.4互感電路………………………………………………………………………………………102.3變壓器…………………………………………………………………………………………122.3.1變壓器空載……………………………………………………………………………………132.3.2變壓器負載狀態………………………………………………………………………………132.3.3變壓器等效電路………………………………………………………………………………14本章要點…………………………………………………………………………………………15第三章磁路和電感計算…………………………………………………………………173.1磁路的概念…………………………………………………………………………………173.2磁路的歐姆定律……………………………………………………………………………173.3磁芯磁場和磁路……………………………………………………………………………193.3.1無氣隙磁芯磁場………………………………………………………………………………193.3.2E型磁芯磁場和等效磁路……………………………………………………………………213.3.3氣隙磁導的計算………………………………………………………………………………233.4電感計算………………………………………………………………………………………273.4.1導線和無磁芯線圈的電感計算-經驗公式…………………………………………………283.4.2磁芯電感………………………………………………………………………………………33本章要點……………………………………………………………………………………………35第四章軟磁材料………………………………………………………………………………364.1磁性材料的磁化………………………………………………………………………………364.2磁材料的磁化曲線……………………………………………………………………………364.2.1磁性物質磁化過程和初始磁化曲線…………………………………………………………364.2.2飽和磁滯回線和基本參數……………………………………………………………………374.3磁芯損耗………………………………………………………………………………………384.3.1磁化能量和磁滯損耗Ph………………………………………………………………………384.3.2渦流損耗Pe……………………………………………………………………………………394.3.3剩余損耗Pc……………………………………………………………………………………404.4磁化曲線的測量和顯示………………………………………………………………………414.4.1測試原理和電路………………………………………………………………………………414.4.2磁化曲線的顯示……………………………………………………………………………424.5相對磁導率µr……………………………………………………………………………………434.5.1最大磁導率μm…………………………………………………………………………………434.5.2初始磁導率μI…………………………………………………………………………………434.5.3增量磁導率µ∆…………………………………………………………………………………434.5.4有效磁導率μe…………………………………………………………………………………444.5.5幅值磁導率µa…………………………………………………………………………………444.6常用軟磁材料…………………………………………………………………………………464.6.1對軟磁材料的要求……………………………………………………………………………464.6.2合金磁材料……………………………………………………………………………………464.6.3磁粉芯…………………………………………………………………………………………514.6.4軟磁鐵氧體材料………………………………………………………………………………524.7軟磁材料的選用原則……………………………………………………………………………56本章要點……………………………………………………………………………………………56第五章變換器中磁芯的工作要求……………………………………………………………585.1Ⅰ類工作狀態-Buck變換器濾波電感磁芯……………………………………………………585.2Ⅱ類工作狀態-正激變換器變壓器……………………………………………………………605.3Ⅲ類工作狀態-推挽型變換器中變壓器……………………………………………………625.3.1輸出交流時逆變器中的變壓器………………………………………………………………635.3.2SPWM交流輸出濾波電感…………………………………………………………………655.3.3直流輸出時變壓器的工作狀態………………………………………………………………665.4準Ⅲ工作狀態-磁放大器磁芯工作狀態………………………………………………………685.4.1磁放大器原理…………………………………………………………………………………685.4.2實際應用舉例…………………………………………………………………………………69本章要點………………………………………………………………………………………70第六章線圈………………………………………………………………………………………716.1集膚效應…………………………………………………………………………………………716.2線圈磁場和鄰近效應…………………………………………………………………………736.3變壓器線圈的漏感……………………………………………………………………………746.3.1典型變壓器磁芯的漏感分析…………………………………………………………………746.3.2其他結構的漏磁………………………………………………………………………………766.3.3減少漏磁的主要方法-線圈交錯繞…………………………………………………………766.4鄰近效應對多層線圈影響………………………………………………………………………766.4.1多層線圈………………………………………………………………………………………776.4.2線圈的并聯……………………………………………………………………………………806.4.3無源損耗………………………………………………………………………………………816.5線圈結構…………………………………………………………………………………………826.5.1絕緣、熱阻和電流密度………………………………………………………………………826.5.2計算有效值電流………………………………………………………………………………856.5.3窗口充填系數kw………………………………………………………………………………866.5.4電路拓撲………………………………………………………………………………………876.6線圈間電容和端部電容…………………………………………………………………………87本章要點………………………………………………………………………………………89第七章功率變壓器設計………………………………………………………………………907.1變壓器設計一般問題……………………………………………………………………………907.1.1變壓器功能……………………………………………………………………………………907.1.2變壓器的寄生參數及其影響…………………………………………………………………907.1.3溫升和損耗……………………………………………………………………………………997.1.4充填系數………………………………………………………………………………………927.1.5電路拓撲………………………………………………………………………………………927.1.6頻率……………………………………………………………………………………………927.1.7占空度………………………………………………………………………………………937.1.8匝數和匝比選取………………………………………………………………………………947.1.9磁通偏移………………………………………………………………………………………967.1.10磁芯選擇……………………………………………………………………………………977.2變壓器設計基本步驟………………………………………………………………………101第八章電感和反激變壓器設計……………………………………………………………1068.1應用場合………………………………………………………………………………………1068.1.1輸出濾波電感(Buck)…………………………………………………………………………1068.1.2Boost和Boost/Buck電感……………………………………………………………………1078.1.3反激變壓器…………………………………………………………………………………1088.1.4耦合濾波電感………………………………………………………………………………1098.2損耗和溫升……………………………………………………………………………………1118.3磁芯……………………………………………………………………………………………1118.3.1磁芯氣隙……………………………………………………………………………………1118.3.2散磁引起的損耗……………………………………………………………………………1128.3.3擴大電感磁通擺幅…………………………………………………………………………1138.3.4磁芯材料和形狀………………………………………………………………………………1148.3.5決定磁芯尺寸………………………………………………………………………………1148.4電感計算………………………………………………………………………………………1158.4.1氣隙磁芯電感………………………………………………………………………………1168.4.2磁粉芯和恒導磁芯電感……………………………………………………………………1168.4.3利用電感系數AL計算電感…………………………………………………………………1168.5電感設計………………………………………………………………………………………1168.5.1設計步驟……………………………………………………………………………………1168.5.2舉例-Buck輸出濾波電感…………………………………………………………………1188.5.3反激變壓器電感設計………………………………………………………………………120第九章特殊磁性元件…………………………………………………………………………1299.1電流互感器……………………………………………………………………………………1299.1.1交流互感器…………………………………………………………………………………1299.1.2脈沖直流互感器………………………………………………………………………………1329.2磁調節器和尖峰抑制器設計…………………………………………………………………1359.2.1矩形磁芯基本特性……………………………………………………………………………1359.2.2磁放大器設計…………………………………………………………………………………1369.2.3噪聲抑制磁芯…………………………………………………………………………………138第十章附錄………………………………………………………………………………………14110.1單位制和轉換關系……………………………………………………………………………14110.2導線數據………………………………………………………………………………………14210.2.1漆包線規格、絕緣和耐壓…………………………………………………………………14210.2.2英制導線規格及公制轉換…………………………………………………………………14310.2.3電工銅帶……………………………………………………………………………………14410.3鐵氧體………………………………………………………………………………………14510.3.1國產鐵氧體材料特性………………………………………………………………………14510.3.2鐵氧體尺寸規格……………………………………………………………………………14510.3.3國內外鐵氧體材料對照……………………………………………………………………15610.4磁粉芯………………………………………………………………………………………15610.4.1磁粉芯的主要性能和規格…………………………………………………………………15610.4.2磁粉芯電感估算……………………………………………………………………………15610.4.3國內外磁粉芯規格…………………………………………………………………………15710.5矩形磁滯回線磁芯……………………………………………………………………………15810.5.1非晶合金……………………………………………………………………………………15810.5.2噪聲抑制器件………………………………………………………………………………15910.5.3矩形磁滯回線鐵氧體磁芯…………………………………………………………………15910.6絕緣…………………………………………………………………………………………15910.6.1線圈端部處理-留邊距離Z、端空距離d………………………………………………16010.6.2內層絕緣(線圈骨架到磁芯)、繞組間絕緣………………………………………………16010.6.3線圈的裹覆、端封和灌注方式的選擇……………………………………………………16110.6.4出頭絕緣距離………………………………………………………………………………16110.6.5工藝…………………………………………………………………………………………16110.7磁性元件相關標準……………………………………………………………………………16210.7.1國家標準……………………………………………………………………………………16210.7.2部分國際標準………………………………………………………………………………164
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………………1158.4.1氣隙磁芯電感………………………………………………………………………………1168.4.2磁粉芯和恒導磁芯電感……………………………………………………………………1168.4.3利用電感系數AL計算電感…………………………………………………………………1168.5電感設計………………………………………………………………………………………1168.5.1設計步驟……………………………………………………………………………………1168.5.2舉例-Buck輸出濾波電感…………………………………………………………………1188.5.3反激變壓器電感設計………………………………………………………………………120第九章特殊磁性元件…………………………………………………………………………1299.1電流互感器……………………………………………………………………………………1299.1.1交流互感器…………………………………………………………………………………1299.1.2脈沖直流互感器………………………………………………………………………………1329.2磁調節器和尖峰抑制器設計…………………………………………………………………1359.2.1矩形磁芯基本特性……………………………………………………………………………1359.2.2磁放大器設計…………………………………………………………………………………1369.2.3噪聲抑制磁芯…………………………………………………………………………………138第十章附錄………………………………………………………………………………………14110.1單位制和轉換關系……………………………………………………………………………14110.2導線數據………………………………………………………………………………………14210.2.1漆包線規格、絕緣和耐壓…………………………………………………………………14210.2.2英制導線規格及公制轉換…………………………………………………………………14310.2.3電工銅帶……………………………………………………………………………………14410.3鐵氧體………………………………………………………………………………………14510.3.1國產鐵氧體材料特性………………………………………………………………………14510.3.2鐵氧體尺寸規格……………………………………………………………………………14510.3.3國內外鐵氧體材料對照……………………………………………………………………15610.4磁粉芯………………………………………………………………………………………15610.4.1磁粉芯的主要性能和規格…………………………………………………………………15610.4.2磁粉芯電感估算……………………………………………………………………………15610.4.3國內外磁粉芯規格…………………………………………………………………………15710.5矩形磁滯回線磁芯……………………………………………………………………………15810.5.1非晶合金……………………………………………………………………………………15810.5.2噪聲抑制器件………………………………………………………………………………15910.5.3矩形磁滯回線鐵氧體磁芯…………………………………………………………………15910.6絕緣…………………………………………………………………………………………15910.6.1線圈端部處理-留邊距離Z、端空距離d………………………………………………16010.6.2內層絕緣(線圈骨架到磁芯)、繞組間絕緣………………………………………………16010.6.3線圈的裹覆、端封和灌注方式的選擇……………………………………………………16110.6.4出頭絕緣距離………………………………………………………………………………16110.6.5工藝…………………………………………………………………………………………16110.7磁性元件相關標準……………………………………………………………………………16210.7.1國家標準……………………………………………………………………………………16210.7.2部分國際標準………………………………………………………………………………164
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………………1158.4.1氣隙磁芯電感………………………………………………………………………………1168.4.2磁粉芯和恒導磁芯電感……………………………………………………………………1168.4.3利用電感系數AL計算電感…………………………………………………………………1168.5電感設計………………………………………………………………………………………1168.5.1設計步驟……………………………………………………………………………………1168.5.2舉例-Buck輸出濾波電感…………………………………………………………………1188.5.3反激變壓器電感設計………………………………………………………………………120第九章特殊磁性元件…………………………………………………………………………1299.1電流互感器……………………………………………………………………………………1299.1.1交流互感器…………………………………………………………………………………1299.1.2脈沖直流互感器………………………………………………………………………………1329.2磁調節器和尖峰抑制器設計…………………………………………………………………1359.2.1矩形磁芯基本特性……………………………………………………………………………1359.2.2磁放大器設計…………………………………………………………………………………1369.2.3噪聲抑制磁芯…………………………………………………………………………………138第十章附錄………………………………………………………………………………………14110.1單位制和轉換關系……………………………………………………………………………14110.2導線數據………………………………………………………………………………………14210.2.1漆包線規格、絕緣和耐壓…………………………………………………………………14210.2.2英制導線規格及公制轉換…………………………………………………………………14310.2.3電工銅帶……………………………………………………………………………………14410.3鐵氧體………………………………………………………………………………………14510.3.1國產鐵氧體材料特性………………………………………………………………………14510.3.2鐵氧體尺寸規格……………………………………………………………………………14510.3.3國內外鐵氧體材料對照……………………………………………………………………15610.4磁粉芯………………………………………………………………………………………15610.4.1磁粉芯的主要性能和規格…………………………………………………………………15610.4.2磁粉芯電感估算……………………………………………………………………………15610.4.3國內外磁粉芯規格…………………………………………………………………………15710.5矩形磁滯回線磁芯……………………………………………………………………………15810.5.1非晶合金……………………………………………………………………………………15810.5.2噪聲抑制器件………………………………………………………………………………15910.5.3矩形磁滯回線鐵氧體磁芯…………………………………………………………………15910.6絕緣…………………………………………………………………………………………15910.6.1線圈端部處理-留邊距離Z、端空距離d………………………………………………16010.6.2內層絕緣(線圈骨架到磁芯)、繞組間絕緣………………………………………………16010.6.3線圈的裹覆、端封和灌注方式的選擇……………………………………………………16110.6.4出頭絕緣距離………………………………………………………………………………16110.6.5工藝…………………………………………………………………………………………16110.7磁性元件相關標準……………………………………………………………………………16210.7.1國家標準……………………………………………………………………………………16210.7.2部分國際標準………………………………………………………………………………164
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