电子变压器教育训练讲义 ．．．．．．．．．．． 一、电子变压器定义、作用及分类： 1、定义：用于电子线路找麻烦压器统称为电子变压器。 2、作用：在电子线路中起着升压、降压、隔离、整流、变频、倒相、阴抗匹配、逆变、储能、 滤波等作用。 发展趋势：为适应电力、电子技术、微电子技术、计算机网络、多媒体技术、通信技术、音/ 视频技术以及高刻度磁记录等发展需要，其性能必须在越来越高的工作频率上（MHz，GHz），以实现高效、高可靠性、低损耗、你噪音等特性，结构向短小轻薄方向发展，要实现模贴化、片式化、集成化。 3、分类： A、按工作频率分类： 1）工频变压器：工作频率为50Hz或60Hz 2）中频变压器：工作频率为400Hz或1KHz 3）音频变压器：工作频率为20Hz或者20KHz 4）超音频变压器：20KHz以上，不超过100KHz 5）高频变压器：工作频率通常为上KHz至上百KHz以上。 B、按用途分类： 1）电源变压器：用于提供电子设备所需电源的变压器 2）音频变压器：用于音频放大电路和音响设备的变压器 3）脉冲变压器：工作在脉冲电路中的变压器，其波形一般为单极性矩形脉冲波 4）开关电源变压器：用于开关电源电路中的变压器 5）特种变压器：具有一种特殊功能的变压器，如参量变压器，稳压变压器，超隔离变压器，传输线变压器，漏磁变压器 6）通讯变压器：用于通讯网络中起隔直、滤波的变压器 二、电子变压器材料及其分类： 电子变压器材料主要有 1）磁芯（Ferrite Core, SISteel Lamination） 2）骨架（Bobbin, Base,Case） 3）线材（Copper Wire） 4）铜箔(Copper Foil) 5）绝缘胶带(Tape) 6）挡墙胶带(Margin Tape) 7）套管(Tube) 8）化学材料：焊锡（Solder Bar），绝缘油（Varnish），胶类（Epoxy，Glue），稀释剂（Thinnre），助焊Scaling Pwder），油墨（Ink） 1、磁芯：磁芯主要几大类：1.钢片类（SI-STEEL，PERMALLOY）；2.软磁铁氧体类(FERRITE CORE);3.铁粉芯(Iron powder); 4.铁硅铝(Kool Mu或Sendust);5.高导磁粉芯（High Flux）； 6．铁镍钼磁芯（Mpp Core）;7.非晶态(Amorphous). 1)钢片类 A．硅钢片类（SI-STEEL，PERMALLOY）；材质主要 有:Z11,H50,H23,H20,H18,H14(新日铁)或等同等材质等等规格型 号有:EI形,I形,UI形,O形等等 B．坡莫合金（PERMALLOY）主要以EI形和EL形其特点为：具有极高导磁率、低漏磁、体积小、高保真传输信号，广泛用于通讯产品及高保真信号传输。
导线线径与电流规格表 绝缘导线(铝芯/铜芯)载流量的估算方法 以下是绝缘导 线(铝芯/铜芯)载流量的估算 方法,这是电工基础,今天把这些知识教给大家,以便计算车上的导线允许通过的电流.(偶原在省供电局从事电能计量工作) 铝芯绝缘导线载流量与截面的倍数关系 导线截面(平方毫米) 1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 载流量(A 安培) 9 14 23 32 48 60 90 100 123 150 210 238 300 载流是截面倍数 9 8 7 6 5 4 3.5 3 2.5 估算口诀：二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五乘三点五，双双成组减点五。(看不懂没关系,多数情况只要查上表就行了)。条件有变加折算，高温九折铜升级。穿管根数二三四，八七六折满载流。 说明：(1)本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出，而是“截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。由表5 3可以看出：倍数随截面的增大而减小。“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2．5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如2．5mm’导线，载流量为2．5×9＝22．5(A)。从4mm’及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减l ，即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。“三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35mm”的导线载流量为截面数的3．5倍，即35×3．5＝122．5(A)。从50mm’及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减0．5。 表格为导线在不同温度下的线径与电流规格表。 （请注意：线材规格请依下列表格，方能正常使用）
磁环外径 D 36.0mm 磁环内径 d 22.5mm 磁环高度 h 11.0mm 磁环导磁截面积 A 74.3mm^274.3mm^2磁环有效磁路长 l 90.2mm 90.2mm 磁环芯材磁导率 u 125125相对磁导率线圈匝数 N 88.0匝88.0匝↓↓环状线圈电感值 L 1000.92uH 1001uH 磁环电感饱 和磁通计算 ↓电感电流 I 10.00A 15319高斯1.532特斯拉 磁场强度H 9.75A/m 线径Φ1mm 股数n 1每匝线圈长度MLT 42.6mm 电阻mohm 108.59mohm 铜线总长度C 4.69m 蓝色字体为输入参数粉色字体为计算值磁环电感及饱和磁通计算 相对磁导率μr：26,40,60,75,90,125 750.6897966 磁通密度B l s N L μ2=)ln()(d D d D l -=πl iN B 0μμ=l iN H =
计算值 MPP铁镍钼合金,主要用于大电流功率电感, 抗偏流特性好,频率特性也比较好. Sendust合金(铁硅铝磁芯),是一种低损耗和相对高饱和度1.05T的材料，所 以非常适用于功率因数校正电路，以及单向驱动器应用，由于接近零磁 致伸缩，铁硅铝是消除在线噪音滤波器和电感器中的可听频率噪声的最 佳选择。 适当的成本,较低的损耗,高饱和度,接近零的磁致伸缩,无热老化 现象,软饱和,铁硅铝应用包括功率因数校正扼流圈,升压/降压稳压器,直流 输出电感器和回扫变压器.
铁镍(hi-flux),高磁通粉末磁芯是分布式气隙环形磁芯,有50%的镍和50%的铁合金粉末制成,其偏置性能在 所有粉末磁芯材料中最高 .高磁通磁芯所具备的优点,非常适用于高功率,高直流偏置以及高电源频率下的高交流偏差等的应用.与7,500高斯的标准钼坡莫合金MPP磁芯或4.500高斯的铁氧体相比,高磁通磁芯具有15,000高斯的饱和磁通密度.高磁通粉末磁芯的磁芯损耗显著低于铁粉磁芯的磁芯损耗.在大多数应用中,高磁通磁芯的尺寸可能都比铁粉芯的还要小. 高磁通磁粉芯主要应用在如开关调节电感器,在线噪音滤波器,回扫变压器,功率因数校正和脉冲变压器等。
CCM BUCK 续流电感AP 法（不考虑直流偏置） D Vin Vo *= t L D D Vo f L D Vo Io t I **)1(**2)1(*)(1-+--= )*,0(T D t ∈ )*(**2)1(*)(2T D t L Vo f L D Vo Io t I ---+ = ),*(T T D t ∈ 又有Ic Io I L += ?Io I Ic L -= ??-=T L dt Io I T Icrms 0 22)(1 ?])()([1*2*022??-+-=T T D L T D L dt Io I dt Io I T Icrms ?222 22 *12)1(*f L D Vo Icrms -= 根据Ic Io I L += ??+=T Lrms dt Ic Io T I 022)(1 ?20022]*2[1Io Icdt Io dt Ic T I T T Lrms ++=?? 结合? =T Icdt 00，化简上式： ?20 221Io dt Ic T I T Lrms +=? ?20 221Io dt Ic T I T Lrms +=? ?3min *12)1(*2 2222222 Io Io f L D Vo Io I Lrns +=-+= 又有J I N Aw Kw Lrms **= ?Lrms I J Aw Kw N **= 又有D B f Ae N Vo AC -?= 1*** ?f Ae N D Vo B AC **)1(*-=? 将Lrms I J Aw Kw N **=代入上式,可得： ?f J Aw Ae Kw I D Vo B Lrms AC *****)1(*-=?
磁芯选择指南 来源:网络更新时间：2009-12-14点击数： 1
高频变压器设计时选择磁芯的两种方法 来源:网络 更新时间：2008-11-5 8:06:32 点击数： 42 在高频变压器设计时，首先遇到的问题，便是选择能够满闵杓埔蠛褪褂靡蟮拇判尽?lt;BR> 通常可以采取下面介绍的两种方法：面积乘积法和几何尺寸参数法。这两种方法的区别在于：面积乘积法是把导线的电流密度作为设计参数，几何尺寸参数法则是把绕组线圈的损耗，即铜损作为设计参数。 1 面积乘积法 这里讲的面积乘积。是指磁芯的可绕线的窗口面积和磁芯的截面积，这两个面积的乘积。 表示形式为WaAe ，有些讲义和书本上简写为Ap ，单位为 。 根据法拉第定律，我们有： 窗口面积利用情况有： KWα=NAw 变压器有初级、次级两个绕组。因此有： KWα=2NAw 或
0.5KWα=NAw 我们知道： Aw= 而电流有效值 I=Ip 得到以下关系式：0.5KWα= 即： 于是就有如下式：
由于：EδIp=Pi 又有：Pi= 最后得到如下公式： 这个公式适用于单端变压器，如正激式和反激式。 δ＜0.5，Bm-T,K-0.3～0.4，η-0.8～0.9,J-A/。推挽式的公式则为： 半桥式的公式则为： 这里的δ＞0.5，例如0.8～0.9。 单端变压器如正激式和反激式：Bm=△B=Bs-Br。 双端变压器如推挽式、半桥式和桥式：Bm=2Bpk。 全桥式公式与推挽式相同，但δ＞0.5，例如0.8～0.9。
在J=400A/，K=0.4，η=0.8，δ=0.4（单端变压器），δ=0.8（双端变压器）。公式简化如下： （单端变压器） （推挽式） （半桥式和桥式） 2 几何尺寸参数法 这个方法是把绕组线圈的损耗，即铜损作为设计参数。因此，公式正是由计算绕组线圈的铜损的公式演变而来的。 。变压器有两个绕组 这里为初级绕组电阻， 为次级绕组电阻。 由于
电感的主要参数 1）??μi(导磁率)(Permeability)---这是铁芯的一个重要参数，对于一个带铁芯的电感，铁芯的导磁率越高，电感值会越高。 2）???? L(电感值)(Inductance)---L=(4πμiN2A/l)*10-9(H)，N-线圈圈数，A-磁路截面积，l-磁路平均长度。电感值与铁芯的μi值成正比，与线圈圈数的平方成正比，与测试频率有关(电感值随测试频率的变化关系常用电感的频率曲线来表示)，与环境温度有关，客户通常对电感值的要求是在某一特定频率下合于某一范围。电感值通常是不用计算得出的(因为就算你算得吐血也未必算得准，磁环的可以算得大概准确)，而是用仪器测出的。目录上通常是标示L值的公差范围。 3） Q(品质因素)---客户通常对Q值的要求是越高越好， Q=2πfLe/Re (Re是有效电阻，是消耗能量的部份， 有效电阻由DCR、表面效应、铁损所贡献) (Le是真实电感扣除分布电容影响后的值)，电子工 程施希望所选定的频率讯号通过，而且更希望所通 过的讯号损失越少越好，故他们希望Q值越高越好。 Q值也是随测试频率而变化的，(Q值随测试频率的 变化关系常用Q值的频率曲线来表示)。目录上通常 以其最小值为标注。 4）DCR(直流电阻)(Direct Current Resistance)---电感在直流电流下测量得之电阻，客户通常对DCR值的要求是越小越好。目录上通常以其最大值为标注。 5） SRF(自共振频率)(Self-Resonant Frequency) ---电感的真实电感与电感的分布电容产生共振 时的频率，客户通常对SRF值的要求是越大 越好。目录上通常以其最小值为标注。 自共振频时电感的表现就像电阻，即 (真实)电感值的感抗(2πfL)与分布电容的容抗 (-1/2πfC d )相互抵消，即2πfL-1/2πfC d =0， 所以自共振频率f=1/2π√LC d 。自共振频时电感的Le(有效电感值)为0，所以此时的Q值为0。
导线线径与电流规格表 表格为导线在不同温度下的线径与电流规格表 注意：线材规格请依下列表格，方能正常使用） 载流量 （A 安培 ） 9 14 23 32 48 60 90 100 123 150 210 238 300 估算口诀：二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五乘三点五，双双成组减点五。 （看 不懂没关系 ,多数情况只要查上表就行了 ）。条件有变加折算，高温九折铜升级。穿管根数二 三四，八七六折满载流。 说明： （1） 本节口诀对各种绝缘线 （橡皮和塑料绝缘线 ）的载流量 （安 全电流 ）不是直接指出，而是 “截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。由表 5 3 可以 看出：倍数随截面的增大而减小。“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是 2． 5mm ' 及以下的各种截面铝芯绝缘线 ，其载流量约为截面数的 9倍。如 2．5mm '导线，载流量为 2． 5×9＝22．5（A ） 。从 4mm '及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍 数逐次减 l ，即 4×8、6×7、 10×6、16×5、25×4。“三十五乘三点五，双双成组减点五”，说 的是 35mm ” 的导线载流量为截面数的 3．5 倍，即 35×3．5＝122．5（A ） 。从 50mm '及以上 的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减 0． 5。 即 50、70mm '导线的载流量为截面数的 3 倍；95、120mm ” 导线载流量是其截面积数的 2．5 倍， 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 的估算方法 以 下是绝缘导 线 （铝芯/铜芯） 载流量的估算 方法 ,这是电工 基础 ,今天把这 些知识教给大 家,以便计算车 上的导线允许 通过的电 流.（偶原在省 供电局从事电 能 计量工作 ） 铝 芯绝缘导线 载 流量与截面 的倍数关系 导线截面 （平方 毫米） 1 1.5 请 绝缘导线 （ 铝芯 /铜芯 ）载流量 载流是截面倍数 9 8 7 6 5 4 3.5 3 2.5
开关电源中，电感的设计也是一个关键步骤，通常电感采用开气隙的铁氧体或者其它材质的磁环来制作。而利用磁环设计的电感，由于其良好的软饱和特性在开关电源中应用广泛。目前常见的磁环有，铁粉芯，Koolmu，High flux，mpp等材质，后三种是最近出现的。特别Koolmu，是mag ics公司力推用来取代铁粉芯的产品。 现以koolmu为例子来设计一个电感 第一步，选定磁芯： 根据需要的电感量L，和通过电感的最大电流I，算出LI2，根据下图，利用对角曲线和垂直于X轴的直线的交点，找到合适的型号。比如L=1mH,I=1A.则LI2=1，从曲线上看并无合适的型号，那么往大点取，可以取90u范围中的77314。
第二步，计算绕组匝数： 找到77314的电感系数为65nH,那么1mH就需要124匝。 第三步，核算电感量： 对于磁环构成的电感，有一个特点就是磁环的磁导率会随着直流励磁强度明显下降。也就是一个已经设计好的电感，其电感量会随着通过电感的电流增大而减小。 上图为koolmu磁导率和直流励磁强度之间的曲线图。 其中DC mag izing force=0.4piNI/le 其中le为磁路长度，单位为cm。 比如77314的le=5.67cm 那么DCmf=27.5 oersteds 那么核对上面的曲线，发现当通过1A电流时候，也就是最大励磁的时候，此时u为初始u值得70%，也就是此时实际电感为0.7mH.对于koolmu，最大励磁下u值在初始u值得的0.5~0.8的范围内都是比较合理的。 第四步，决定线径，当然这个根据电流来决定，而电流密度的选择和散热环境有很大关系。 当然，有时一次计算无法决定最佳设计，可以反复计算，找到最佳设计。而更具体的设计方法，可以参考mag ics的官网资料。
阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)， 设定需用360ohm 阻抗，因此： 电感量(mH) = 阻抗(ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作频率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数= [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷圈直径(吋) 圈数= [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量l单位: 微亨 线圈直径D单位: cm 线圈匝数N单位: 匝 线圈长度L单位: cm
频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位:PF 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 1.针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈) AL= 感应系数 H-DC=直流磁化力I= 通过电流(A) l= 磁路长度（cm) l及AL值大小，可参照Microl对照表。 例如: 以T50-52材，线圈5圈半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋)，经查表其AL值约为33nH L=33．(5.5)2=998.25nH≈1μH 当流过10A电流时，其L值变化可由l=3.74(查表) H-DC=0.4πNI / l = 0.4×3.14×5.5×10 / 3.74 = 18.47 （查表后） 即可了解L值下降程度(μi%) 2.介绍一个经验公式 L=(k*μ0*μs*N2*S)/l 其中 μ0 为真空磁导率=4π*10(-7)。（10的负七次方）
用示波器观测动态磁滞回线 【实验简介】 磁性材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器的铁芯到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用磁性材料。铁磁材料是最常见和最常用的磁性材料。它分为硬磁和软磁两大类，其根本区别在于矫顽力的大小不同。硬磁材料的剩磁和矫顽力大，因而磁化后，其磁感应强度可长久保持，适宜做永久磁铁。软磁材料的矫顽力小，但磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故广泛用于电机、变压器、电器和仪表制造等工业部门。磁滞回线和磁化曲线反映了铁磁材料的主要特征。本实验将采用动态法测量磁滞回线。 【实验目的】 1. 掌握利用示波器测量铁磁材料动态磁滞回线的方法； 2. 了解铁磁性材料的动态磁化特性； 3. 了解磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念，加深对饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力等物理量的理解。 【实验仪器与用具】 磁特性综合测量实验仪（包括正弦波信号源，待测样品及绕组，积分电路所用的电阻和电容）。双踪示波器，直流电源，电感，数字多用表。 磁特性综合测量实验仪主要技术指标如下： 1) 样品1：锰锌铁氧体，圆形罗兰环，磁滞损耗较小。平均磁路长度l =0.130 m ，铁芯实验样品截面积S =1.24×10-4 m 2，线圈匝数：1N =150匝，2N =150匝；3N =150匝。 2) 样品2：EI 型硅钢片，磁滞损耗较大。平均磁路长度l =0.075 m ，铁芯实验样品截面积S =1.20×10-4 m 2，线圈匝数：1N =150匝，2N =150匝；3N =150匝。 3) 信号源的频率在20～200 Hz 间可调；可调标准电阻1R 、2R 均为无感交流电阻，
电感的主要参数 1）μi(导磁率)(Permeability)---这是铁芯的一个重要参数，对于一个带铁芯的电感，铁芯的导磁率越高，电感值会越高。 2）L(电感值)(Inductance)---L=(4πμiN2A/l)*10-9 (H)，N-线圈圈数，A-磁路截面积，l-磁路平均长度。电感值与铁芯的μi值成正比，与线圈圈数的平方成正比，与测试频率有关(电感值随测试频率的变化关系常用电感的频率曲线来表示)，与环境温度有关，客户通常对电感值的要求是在某一特定频率下合于某一范围。电感值通常是不用计算得出的(因为就算你算得吐血也未必算得准，磁环的可以算得大概准确)，而是用仪器测出的。目录上通常是标示L值的公差范围。 3） Q(品质因素)---客户通常对Q值的要求是越高越好， Q=2πfLe/Re (Re是有效电阻，是消耗能量的部份， 有效电阻由DCR、表面效应、铁损所贡献) (Le是真实电感扣除分布电容影响后的值)，电子工 程施希望所选定的频率讯号通过，而且更希望所通 过的讯号损失越少越好，故他们希望Q值越高越好。 Q值也是随测试频率而变化的，(Q值随测试频率的 变化关系常用Q值的频率曲线来表示)。目录上通常 以其最小值为标注。 4）DCR(直流电阻)(Direct Current Resistance)---电感在直流电流下测量得之电阻，客户通常对DCR值的要求是越小越好。目录上通常以其最大值为标注。 5） SRF(自共振频率)(Self-Resonant Frequency) ---电感的真实电感与电感的分布电容产生共振 时的频率，客户通常对SRF值的要求是越大 越好。目录上通常以其最小值为标注。 自共振频时电感的表现就像电阻，即 (真实)电感值的感抗(2πfL)与分布电容的容抗 (-1/2πfC d )相互抵消，即2πfL-1/2πfC d =0， 所以自共振频率f=1/2π√LC d 。自共振频时电感的Le(有效电感值)为0，所以此时的Q值为0。
电感基础知识大全 电感的分类 按电感形式分类：固定电感、可变电感。 按导磁体性质分类：空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。 按工作性质分类：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。 按绕线结构分类：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。 电感线圈的主要特性参数 1、电感量L 电感量L表示线圈本身固有特性，与电流大小无关。除专门的电感线圈（色码电感）外，电感量一般不专门标注在线圈上，而以特定的名称标注。 2、感抗XL 电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL，单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL 3、品质因素Q 品质因素Q是表示线圈质量的一个物理量，Q为感抗XL与其等效的电阻的比值，即：Q=XL/R。线圈的Q值愈高，回路的损耗愈小。线圈的Q值与导线的直流电阻，骨架的介质损耗，屏蔽罩或铁芯引起的损耗，高频趋肤效应的影响等因素有关。线圈的Q值通常为几十到几百。 4、分布电容 线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底版间存在的电容被称为分布电容。分布电容的存在使线圈的Q值减小，稳定性变差，因而线圈的分布电容越小越好。 常用线圈 1、单层线圈 单层线圈是用绝缘导线一圈挨一圈地绕在纸筒或胶木骨架上。如晶体管收音机中波天线线圈。 2、蜂房式线圈 如果所绕制的线圈，其平面不与旋转面平行，而是相交成一定的角度，这种线圈称为蜂房式线圈。而其旋转一周，导线来回弯折的次数，常称为折点数。蜂房式绕法的优点是体积小，分布电容小，而且电感量大。蜂房式线圈都是利用蜂房绕线机来绕制，折点越多，分布电容越小 3、铁氧体磁芯和铁粉芯线圈 线圈的电感量大小与有无磁芯有关。在空芯线圈中插入铁氧体磁芯，可增加电感量和提高线圈的品质因素。 4、铜芯线圈 铜芯线圈在超短波范围应用较多，利用旋动铜芯在线圈中的位置来改变电感量，这种调整比较方便、耐用。 5、色码电感器 色码电感器是具有固定电感量的电感器，其电感量标志方法同电阻一样以色环来标记。
BOOST电路的电感、电容计算 升压电路的电感、电容计算 已知参数: 输入电压:12V --- Vi 输出电压:18V ---Vo 输出电流:1A --- Io 输出纹波:36mV --- Vpp 工作频率:100KHz --- f 其他参数: 电感:L 占空比:D 初始电流:I1 峰值电流:I2 线圈电流:Irms 输出电容:C 电流的变化:deltaI 整流管压降:Vd ***************************************************** 1:占空比 稳定工作时,每个开关周期导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少,即Vi*D/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-D)/(f*L),整理后有 D=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),参数带入,D=0.572 2:电感量 先求每个开关周期内电感初始电流等于输出电流时的对应电感的电感量,其值为Vi*(1-D)/(f*2*Io),参数带入,Lx=38.5uH, deltaI=Vi*D/(L*f),参数带入,deltaI=1.1A 当电感的电感量小于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加变化较明显,
当电感的电感量大于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加几乎不再变小,由于增加电感量可以减小磁滞损耗,另外考虑输入波动等其他方面 影响取L=60uH, deltaI=Vi*D/(L*f),参数带入,deltaI=0.72A, I1=Io/(1-D)-(1/2)*deltaI, I2= Io/(1-D)+(1/2)*deltaI, 参数带入,I1=1.2A,I2=1.92A 3:输出电容: 此例中输出电容选择位陶瓷电容,故ESR可以忽略 C=Io*D/(f*Vpp),参数带入, C=99.5uF,3个33uF/25V陶瓷电容并联 4:磁环及线径: 查找磁环手册选择对应峰值电流I2=1.92A时磁环不饱和的适合磁环Irms^2=(1/3)*(I1^2+I2^2-I1*I2),参数带入,irms=1.6A 按此电流有效值及工作频率选择线径
电路设计中器件选型及工程计算高级研修班各有关单位： 电路设计中，首选的设计方法是靠经验和示范电路。但是，经验和示范电路仅仅是在一定范围内有效的，换了外部环境、输入端带载能力发生了变化、输出端拉动的负载发生了变化、器件的封装形式发生了变化、电源供应发生了变化…都会带来对原电路的影响。 通过工程计算，将对电路工作状态可能产生影响的关键因素考虑进去，可以实现运筹帷幄、决胜千里。通过严密的容差设计逻辑推理，将器件选型的参数圈定在可控的范围，并发现可能引起问题的关键参数点，实现对所设计电路的余量和风险受控于最佳的状态。 将数学与电路设计结合好了，才是一位优秀的工程师。 一、课程特色 内容：经验、技巧、新颖、实用、深入、全面。 案例教学、深入浅出、实践结合理论推理。 二、课程提纲：课程大纲以根据学员要求，上课时会有所调整，具体以报到时的讲义为准。 第1章：电路设计工程计算基础 1.1 过渡过程及超调对输入端器件的影响 1.2 降额通用要求 1.3 Datasheet的应用 1.4 系统失效率与可靠性串并联模型 1.5 电子系统可靠性量化评估方法 1.6 系统精度分配方法 第2章：工程计算与器件选型 2.1 电阻选型计算 电阻的固有特性 上拉电阻、下拉电阻、限流电阻、分压电阻、阻抗匹配电阻的选型计算 2.2 电容选型计算 电容的固有特性与寄生参数 退耦电容、储能电容、安规电容、隔直电容、滤波电容的选型计算 2.3 电感选型计算 2.4 晶振及振荡电路选型计算 2.5 散热器件 整机散热计算 散热片、风扇、半导体致冷片散热选型计算 2.6 光电器件选型计算 光耦、发光二极管、数码管选型计算 2.7 导线与接插件选型计算 2.8 保护器件选型计算 保险丝、TVS管、压敏电阻、高压放电管选型计算 2.9 滤波器件选型计算 滤波器件特性 滤波电路设计计算 滤波器、滤波电容、磁珠磁环、电感选型计算 2.10 PCB板选型 PCB板特性及PCB设计计算
磁路及电感计算
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第三章 磁路和电感计算 不管是一个空心螺管线圈，还是带气隙的磁芯线圈，通电流后磁力线分布在它周围的整个空间。对于静止或低频电磁场问题，可以根据电磁理论应用有限元分析软件进行求解，获得精确的结果，但是不能提供简单的、指导性的和直观的物理概念。在开关电源中，为了用较小的磁化电流产生足够大的磁通(或磁通密度)，或在较小的体积中存储较多的能量，经常采用一定形状规格的软磁材料磁芯作为磁通的通路。因磁芯的磁导率比周围空气或其他非磁性物质磁导率大得多，把磁场限制在结构磁系统之内，即磁结构内磁场很强，外面很弱，磁通的绝大部分经过磁芯而形成一个固定的通路。在这种情况下，工程上常常忽略次要因素，只考虑导磁体内磁场或同时考虑较强的外部磁场，使得分析计算简化。通常引入磁路的概念，就可以将复杂的场的分析简化为我们熟知的路的计算。 3.1 磁路的概念 从磁场基本原理知道，磁力线或磁通总是闭合的。磁通和电路中电流一样，总是在低磁阻的通路流通，高磁阻通路磁通较少。 所谓磁路指凡是磁通(或磁力线)经过的闭合路径称为磁路。 3.2 磁路的欧姆定律 以图3.1(a)为例，在一环形磁芯磁导率为μ的磁芯上，环的截面积A ，平均磁路长度为l ，绕有N 匝线圈。在线圈中通入电流I ，在磁芯建立磁通，同时假定环的内径与外径相差很小，环的截面上磁通是均匀的。根据式(1.7)，考虑到式(1.1)和(1.3)有 F NI Hl Bl A l R m =====μφμφ (3.1) 或 φ=F /R m (3.2) 式中F =NI 是磁动势；而 R m =l A μ (3.3) R m —称为磁路的磁阻，与电阻的表达式相似，正比于路 的长度l ，反比于截面积A 和材料的磁导率μ；其倒数称为磁导 G m m R A l == 1 μ (3.3a) 式(3.1)即为磁路的欧姆定律。在形式上与电路欧姆定律相似，两者对应关系如表3.1所示。 磁阻的单位在SI 制中为安/韦，或1/亨；在CGS 制中为安/麦。磁导的单位是磁阻单位的倒数。同理，在磁阻两端的磁位差称为磁压降U m ，即 U m =φR m =BA ×l S μ=Hl (安匝) (3.4) 引入磁路以后，磁路的计算服从于电路的克希荷夫两个基本定律。根据磁路克希菏夫 表3.1 磁电模拟对应关系 磁 路 电 路 磁动势F 电动势 E 磁通φ 电流I 磁通密度B 电流密度J 磁阻R m =l /μA 电阻R =l/γA 磁导G m =μA/l 电导G =γA/l 磁压降U m =Hl 电压U=IR
在开关电源电路设计或电路试验过程中，经常要对线圈或导线的电感以及线圈的匝数进行计算，以便对电路参数进行调整和改进。下面仅列出多种线圈电感量的计算方法以供参考，其推导过程这里不准备详细介绍。 在进行电路计算的时候，一般都采用SI 国际单位制，即导磁率采用相对导磁率与真空导磁率的乘积，即：μ=μrμ0，其中相对导磁率μr 是一个没有单位的系数，μ0真空导磁率的单位为H/m 。 几种典型电感 1、圆截面直导线的电感 其中： L ：圆截面直导线的电感[H] l ：导线长度[m] r ：导线半径[m] μ0：真空导磁率，μ0=4π10-7[H/m] 【说明】这是在l>>r 的条件下的计算公式。当圆截面直导线的外部有磁珠时，简称磁珠，磁珠的电感是圆截面直导线的电感的μr 倍，μr 是磁芯的相对导磁率，μr=μ/μ0，μ为磁芯的导磁率，也称绝对导磁率，μr 是一个无单位的常数，它很容易通过实际测量来求得。 大比特电子变压器论坛 h t t p ://b b s .b i g -b i t .c o m
同轴电缆线如图2-33所示，其电感为： 其中：L ：同轴电缆的电感[H]l ：同轴电缆线的长度[m]r1：同轴电缆内导体外径[m]r2：同轴电缆外导体内径[m]μ0：真空导磁率，μ0=4π10-7[H/m] 【说明】该公式忽略同轴电缆外导体的厚度。 大比特电子变压器论坛 h t t p ://b b s .b i g -b i t .c o m
其中：L ：输电线的电感[H]l ：输电线的长度[m]D ：输电线间的距离[m]r ：输电线的半径[m]μ0：真空导磁率，μ0=4π10-7[H/m] 【说明】该公式的应用条件是：l>>D ，D >>r 。 大比特电子变压器论坛 h t t p ://b b s .b i g -b i t .c o m
铁磁材料动态磁滞回线和磁化曲线的测量 磁性材料在通讯、计算机和信息存储、电力、电子仪器、交通工具等领域有着十分广泛的应用。磁化曲线和磁滞回线反映磁性材料在外磁场作用下的磁化特性，根据材料的不同磁特性，可以用于电动机、变压器、电感、电磁铁、永久磁铁、磁记忆元件等。铁磁材料分为硬磁和软磁两类。硬磁材料（如模具钢）的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力较大（120-20000安/米，甚至更高），因而磁化后，它的磁感应强度能保持，适宜制作永久磁铁。软磁材料（如铁氧体）的磁滞回线窄，矫顽磁力小（一般小于120安/米），但它的磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故常用于制造电机、变压器和电磁铁。可见，铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是该材料的重要特性，也是设计电磁机构或仪表的依据之一。 动态磁滞回线是磁性材料的交流磁特性，其在工业中有重要应用，因为交流电动机、变压器的铁芯都是在交流状态下使用的。通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。 一．实验目的 1. 了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线的概念，加深对铁磁材料的重要物理量矫顽力、剩磁和磁导率的理解。 2. 用示波器测量软磁材料（软磁铁氧体）的磁滞回线和基本磁化曲线，求该材料的饱和磁感应强度、剩磁和矫顽力。 m B r B c H 3. 学习示波器的X 轴和Y 轴用于测量交流电压时，各自分度值的校准。 4. 用示波器显示硬铁磁材料（模具钢）的交流磁滞回线，并与软磁材料进行比较。 12Cr
5. 学习精确测量电阻和电容的实验方法，测量不同阻值电阻和未知电容。 6. 学习用计算机测量磁性材料动态磁滞回线和磁化曲线的方法。(选配计算机接口后完成) 二. 实验原理 （一）铁磁物质的磁滞现象 铁磁性物质的磁化过程很复杂，这主要是由于它具有磁性的原因。一般都 是通过测量磁化场的磁场强度H 和磁感应强度B 之间关系来研究其磁化规律的。 如左图所示，当铁磁物质中不存在磁化场时，H 和B 均为零， 在H B ?图中则相当于坐标原点O 。随着磁化场H 的 增加，B 也随之增加，但两者之间不是 线性关系。当H 增加到一定值时，B 不再增加或增加的十分缓慢，这说明该物质的磁化已达到饱和状态。和分别为饱和时的磁场强度和磁感应强度(对应于图中m H m B A 点)。如果再使H 逐步退到零，则与此同时B 也逐渐减小。然而，其轨迹并不沿原曲线，而是沿另一曲线AO AR 下降到，这说明当r B H 下降为零时，铁磁物质中仍保留一定的磁性。将磁化场反向，再逐渐增加其强度，直到 ，这时曲线达到m H H ?=A ′点(即反向饱和点)，然后，先使磁化场退回到0=H ； 再使正向磁化场逐渐增大，直到饱和值为止。如此就得到一条与m H A AR ′对称的曲线A R A ′′,而自A 点出发又回到A 点的轨迹为一闭合曲线,称为铁磁物质的磁滞回线，此属于饱和磁滞回线。其中，回线和H 轴的交点和称为矫顽力,回线与Hc ′Hc B 轴的交点和,称为剩余磁感应强度。 r B ′r B 图1 磁滞回线和磁化曲线
8+《测磁滞回线》——用示波器观测动态磁滞回线讲义(教705)
用示波器观测动态磁滞回线 【实验简介】 磁性材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器的铁芯到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用磁性材料。铁磁材料是最常见和最常用的磁性材料。它分为硬磁和软磁两大类，其根本区别在于矫顽力的大小不同。硬磁材料的剩磁和矫顽力大，因而磁化后，其磁感应强度可长久保持，适宜做永久磁铁。软磁材料的矫顽力小，但磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故广泛用于电机、变压器、电器和仪表制造等工业部门。磁滞回线和磁化曲线反映了铁磁材料的主要特征。本实验将采用动态法测量磁滞回线。 【实验目的】 1. 掌握利用示波器测量铁磁材料动态磁滞回线的方法； 2. 了解铁磁性材料的动态磁化特性； 1
3. 了解磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念，加深对饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力等物理量的理解。 【实验仪器与用具】 磁特性综合测量实验仪（包括正弦波信号源，待测样品及绕组，积分电路所用的电阻和电容）。双踪示波器，直流电源，电感，数字多用表。 磁特性综合测量实验仪主要技术指标如下： 1)样品1：锰锌铁氧体，圆形罗兰环， 磁滞损耗较小。平均磁路长度l=0.130 m， 铁芯实验样品截面积S=1.24×10-4 m2，线圈 匝数： N=150匝，2N=150匝；3N=150匝。 1 2)样品2：EI型硅钢片，磁滞损耗较大。 平均磁路长度l=0.075 m，铁芯实验样品截 面积S=1.20×10-4 m2，线圈匝数： N=150匝， 1 N=150匝；3N=150匝。 2 2
3 3) 信号源的频率在20～200 Hz 间可调； 可调标准电阻1R 、2R 均为无感交流电阻，1 R 的调节范围为0.1～11 Ω；2 R 的调节范围为1～110 kΩ。标准电容有0.1 μF ～11 μF 可选。 【实验原理】 1．铁磁材料的磁化特性 把物体放在外磁场H 中，物体就会被磁化。其内部产生磁场。设其内部磁化强度为M ，磁感应强度为B ，可以定义磁化率m χ和相对磁导率r μ表示物质被磁化的难易程度： H M m = χ H B r 0μμ= 其中，0μ是真空磁导率（270/104A N -?=πμ）。由于 )(0H M B +=μ，因此m r χμ+=1。物质的磁性按磁化率可 以分为抗磁性、顺磁性和铁磁性三种。抗磁性物质的磁化率为负值，通常在6510~10 --的量级，且
电子镇流器中电感线圈参数的选择与计算 摘要：本文首先介绍了磁性材料的特性，然后根据它的特性，讨论电子镇流器中电感线圈参数的选择与计算方法，包括选用磁芯尺寸、气隙大小、线圈圈数和漆包线线径等。 关键词：锰锌铁氧体初始磁导率磁通密度饱和磁通密度功率损耗居里温度气隙 考虑到一些工程技术人员对磁性材料及所涉及的计算公式不够熟悉，为便于展开讨论，本文从基础知识讲起，首先介绍在电子镇流器中常用的锰锌铁氧体磁性材料的一般特性和磁路的基本计算公式，然后，在此基础上，再讨论电感线圈计算中有关问题，包括磁芯尺寸、气隙大小、磁芯中的磁感应强度、磁芯损耗以及线圈的圈数和线径的计算等。这些内容对于从事电子镇流器设计的人员无疑是很有用的。 一．锰锌铁氧体磁性材料的一般特性 表征磁性材料的磁性参数有以下数种： 1.初始磁导率μi 初始磁导率是基本磁化曲线上起始点的磁感应强度B与磁场强度H之比。任何一种磁性材料的初始磁导率可以按以下方法求得：用该材料做成截面积为A（cm2)的圆环，平均直径为D（cm)，在圆环上均匀分布绕线N匝，在LCR电桥（例如TH2811C数字LCR电桥）上，测出其电感为L（H），则可按下述计算公式求出其磁导率 式中，Le、Ae分别代表磁芯磁路的有效长度及有效面积，如式（1）除以真空磁导率μ0（μ0=4π×10-7（H/m）），则得到相对初始磁导率，它可以表示为： 式（1）、（2）中，L的单位为亨（H），D、有效长度Le的单位为cm，A、有效面积Ae的单位为cm 2。如D、A分别换用mm、 mm2为单位，则式（2）中最后一项应换成1010。公式（2）由于除以μ0，所以是无量纲的，一般在磁性材料的工厂手册中给出的初始磁导率，就是按式（2）求得的。
工程师必备：电感基础知识大总结 一、电感器的定义 1.1 电感的定义： 电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律－磁生电来分析，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，此感应电势相当于一个“新电源”。 当形成闭合回路时，此感应电势就要产生感应电流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止原来磁力线的变化的。由于原来磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性，在电学上取名为“自感应”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间，会发生火花，这就是自感现象产生很高的感应电势所造成的。总之，当电感线圈接到交流电源上时，线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着，致使线圈不断产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势，称为“自感电动势”。由此可见，电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量，它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。 1.2 电感线圈与变压器 电感线圈：导线中有电流时，其周围即建立磁场。通常我们把导线绕成线圈，以增强线圈内部的磁场。电感线圈就是据此把导线（漆包线、纱包或裸导线）一圈靠一圈（导线间彼此互相绝缘）地绕在绝缘管（绝缘体、铁芯或磁芯）上制成的。一般情况，电感线圈只有一个绕组。变压器：电感线圈中流过变化的电流时，不但在自身两端产生感应电压，而且能使附近的线圈中产生感应电压，这一现象叫互感。两个彼此不连接但又靠近，相互间存在电磁感应的线圈一般叫变压器。 1.3电感的符号与单位 电感符号：L
电感的主要参数 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
电感的主要参数 1）??μi(导磁率)(Permeability)---这是铁芯的一个重要参数，对于一个带铁芯的电感，铁芯的导磁率越高，电感值会越高。 2）???? L(电感值)(Inductance)---L=(4πμiN2A/l)*10-9 (H)，N-线圈圈数，A-磁路截面积，l-磁路平均长度。电感值与铁芯的μi值成正比，与线圈圈数的平方成正比，与测试频率有关(电感值随测试频率的变化关系常用电感的频率曲线来表示)，与环境温度有关，客户通常对电感值的要求是在某一特定频率下合于某一范围。电感值通常是不用计算得出的(因为就算你算得吐血也未必算得准，磁环的可以算得大概准确)，而是用仪器测出的。目录上通常是标示L值的公差范围。 3） Q(品质因素)---客户通常对Q值的要求是越高越好， Q=2πfLe/Re (Re是有效电阻，是消耗能量的部份， 有效电阻由DCR、表面效应、铁损所贡献) (Le是真实电感扣除分布电容影响后的值)，电子工 程施希望所选定的频率讯号通过，而且更希望所通 过的讯号损失越少越好，故他们希望Q值越高越好。 Q值也是随测试频率而变化的，(Q值随测试频率的 变化关系常用Q值的频率曲线来表示)。目录上通常 以其最小值为标注。 4）DCR(直流电阻)(Direct Current Resistance)---电感在直流电流下测量得之电阻，客户通常对DCR值的要求是越小越好。目录上通常以其最大值为标注。 5） SRF(自共振频率)(Self-Resonant Frequency) ---电感的真实电感与电感的分布电容产生共振 时的频率，客户通常对SRF值的要求是越大 越好。目录上通常以其最小值为标注。 自共振频时电感的表现就像电阻，即 (真实)电感值的感抗(2πfL)与分布电容的容抗