软磁铁氧体磁芯的有效参数(一)
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软磁铁氧体材料基本知识特性参数和定义准确,有一定深度
一、什么是软磁铁氧体?
软磁铁氧体(Soft Magnetic Ferrite)是一种特殊材料,属于磁性材料的一种。
它具有以下四个特点:一是具有较强的电磁吸收能力;二是具有较高的磁阻率;三是具有较强的电磁传导能力;四是具有较低的损耗。
二、软磁铁氧体的特性参数
1、磁导率(Magnetic Conductivity)
磁导率是一种物理量,它表示一个物质对于一定的电磁场有多大的磁导能力,被定义为电磁场导致的电流强度单位时间的变化比例。
电磁场通过材料时,磁导率决定了材料的磁导能力,磁导率越小,材料的磁导能力就越弱。
2、磁滞回线(Hysteresis Loop)
磁滞回线是指磁体在外加的相应磁场的作用下,由抗磁性材料的逆磁化向磁化的过程,然后由磁化向逆磁化的过程,构成的曲线。
它可以完全反映其中一种磁性材料在多次循环变化中的全部特性,因此,磁滞回线也被称为磁体的“心脏”。
3、电感(Inductance)。
i 铁氧体材料特性及不同规格有效参数10.3.1 国产铁氧体材料特性铁氧体的电阻率大约在106~1012μΩ·cm ,适用于几千到几百兆Hz 的频率之间。
对铁氧体软磁材料的主要要求是:初始磁导率μ 高,比损耗(单位体积或重量)小,磁导率随温度的变化要小等。
锰锌和镍锌铁氧体是常用的材料。
可用来制作滤波电感,高频功率变压器,谐振电感等。
铁氧体材料最高工作频率主要受损耗限制。
在一定的允许损耗下,频率提高,工作磁通密度相应减少,与提高频率来减少磁芯体积相矛盾。
一般建议的磁通密度是在工作频率下权衡损耗、体积、结构和效率的结果,不是绝对的。
例如PHILIPS 建议变压器磁芯:<100kHz 可用3C81、3C90、3C91、3C94 和3C96 等;<400kHz 可用3C90、3C94 和3C96 等;200kHz ~1MHz 可用3F3、3F4 和3F35;1~3MHz 可用3F4 和4F1;>3MHz 可用4F1 等。
电感磁芯:<500kHz 可用2P…、3C30 和3C90;<1MHz 可用3C90、3F3 和3F35 等等。
国产常用的牌号及主要磁性能见表10-7所示。
10.3.2 铁氧体尺寸规格铁氧体磁芯在通讯和开关电源中应用十分广泛,磁芯外形结构多种多样。
开关电源中主要应用的有E 型,ETD 型,EC 型,RM 型,PQ 型,EFD 型,EI 型,EFD 型,环形,LP 型.在模块电源中,主要应用扁平磁芯和集成磁元件。
例如FERROXCUBE-PHILIPS 的平面E 型磁芯,适于表面贴装的EP 、EQ 和ER 磁芯,以及集成电感元件(IIC -Integrated inductance component )等。
IIC 已将元件和磁芯合成一体,通过外部PCB 可自由组成电感和变压器。
各种磁芯结构往往是针对特定的应用设计的,有各自的优点和缺点,要根据应用场合,选择相应的磁芯结构。
eir14.5磁芯参数1.引言在电子领域中,磁芯是一种常见的元器件,用于电感器、变压器等电子设备中。
e ir14.5磁芯是一种常见的磁芯规格,具有一定的参数和特性。
本文将介绍e ir14.5磁芯的参数,帮助读者更好地了解和应用这一磁芯规格。
2.基本介绍e i r14.5磁芯是一种E形软磁铁氧体磁芯,其外形呈"E"字形,中间部分具有一定的缺口。
这种磁芯广泛应用于电感器、变压器及其他磁性元件中,具有良好的磁导率和低的磁芯损耗。
3.主要参数e i r14.5磁芯具有多个重要参数,包括:3.1磁芯材料e i r14.5磁芯一般采用优质的软磁铁氧体材料制造,如N87铁氧体材料。
这种材料具有高饱和磁感应强度和较低的磁芯损耗,适用于高频应用。
3.2磁芯尺寸e i r14.5磁芯的尺寸参数如下:-高度(H):14.5mm-外径(OD):待补充-内径(ID):待补充-缺口宽度(W):待补充3.3磁芯形状e i r14.5磁芯的外形是一个"E"字形,中间具有一定的缺口。
这种形状可以有效降低铁心损耗和涡流损耗,增强磁芯的磁导率和工作效率。
3.4磁芯参数e i r14.5磁芯的一些重要参数如下:-饱和磁感应强度(B s):待补充-相对磁导率(u r):待补充-损耗系数(ta nδ):待补充-饱和磁场强度(Hc):待补充4.应用范围e i r14.5磁芯适用于一系列应用,包括但不限于以下领域:-电感器:用于储能、滤波、变压等功能。
-变压器:用于电源变压、隔离等功能。
-磁性元件:如电感耦合器等。
5.使用注意事项在应用e ir14.5磁芯时,需要注意以下事项:-对磁芯参数进行匹配选择,以满足设计要求。
-注意磁芯的工作温度范围,避免过热损坏。
-合理设计磁芯的绕组方式和匝数,以提高效率和减少损耗。
6.总结通过本文对e ir14.5磁芯的参数和特性进行介绍,我们了解到这种磁芯具有良好的性能和广泛的应用范围。
制作巴伦的磁环应该怎么选?磁环应该选择高频的,导磁率(不要很高的)100比较合适!现在高频磁环比较难找。
过去大家都到北京协会总部去买,大约5元一只,不知现在还有没有。
也有的火腿使用一般磁环绕制,只要芯线绞的比较紧密也能用,但频率高、功率大时会发热。
MTV推荐的空心巴仑也是很好的解决办法-。
磁环是高频铁氧体,具有高导磁(u大)和低损耗的特点。
磁芯类型一般有NXO镍锌铁氧体和MXO锰锌铁氧体两系列。
大直径的高频磁环,用粗芯线也可以大功率到1000瓦以上!广大无线电爱好者在制作巴伦,功率合成器(分配器)时经常在选择磁环,导线等问题大伤脑筋,且这些问题如果处理不当,必定效果不理想。
经常在频率上和网上听到或看到有人抱怨,加了巴伦还不如不加……为了解决这些问题,要从高频变压器问题解决。
本人根据一些资料,总结了一些关于传输线变压器的一些问题和大家共同探讨,有不当之处,请大家予以指正。
将高频传输线绕在具有高导磁率(u)低损耗的铁氧体磁环上就变成传输绝变压器,其电路从表面上看似乎与普通变压器没有多大差别,但实际上它们传递能量的方式是不相同的。
普通变压器信号电压加在初级绕组的1、2端,使初级线圈有电流流过,然后由此产生的磁力线在次级(3、4端)感应出相应的交变电压,能量就是这样由输入端传到负载。
而传榆线变压器的信号电压却加在1、3端,能量在两导线的介质间传播到负载。
传输线变压器能量传输原理如图l-a所示。
出于两根导线是紧靠绕在一起,所以导线任意点的线间电容都是很大的,而且在整个线长上是均匀分布的。
由于导线是绕在高u磁芯上,故导线每一小段膌的电感量是很大的,而且均匀分布在整个线段上。
这些电容和电感量通常叫分布参数,由线间电容和导线电感组成的电路叫分布参数电路,如图1-b所示。
因此,传输钱可以看成由许多电感、电容组成的耦合链,从而产生了新的传输能量的方式。
当信号电压U1加在图2的输入端(1、3端)时,出于传输线间电容较大,因此信源向电容C1充电,使C1贮能。
软磁铁氧体磁心主要品种规格及其应用(一)适丁高频电子变压器和电感器应用的软磁铁氧体磁心,品种规格很多主要有E 型、U 型、罐型及特别磁心等,下面作一些重点介绍.⑴E 型磁心'具有矩形截面的E 型磁心,由丁结构和制造简洁, 器磁心,可以在低磁通密度或高磁通密度下使用 闭合磁路.常用规格可细分为了 EE 型、EI 型、ETD(EC)型;新开发的有EPC 、 EFD 型等,在平■面变压器中使用.① EE 型磁心常用规格有 EE13、EE16 EE19 EE2.EE22 EE25 EE28 EE3.EE4.EE5%.分别表示磁心的外形尺寸.有的适合丁开关电源变压器,有的可 制作驱动变压器,脉冲变压器等.平面变压器采用更小尺寸的规格,如EE5、EE10 华 ② EI 型磁心用一个E 型和一个条型磁心配对作用,常用规格有 EI22、EI25、 EI28、EI30、EI35、EI40、EI50等,这类磁心可以制作开关电源的变压器,也在 彩电中制作枕校变压器,近年来,在平面变压器中采用更小规格除菌过滤器磁心, 已成为了最广泛应用的高频变压 这类磁心通常成对使用, 组成如EI14、EI18 等.③ETD(EC)型磁心国际电工委员会早在1992年就介绍了ETD磁心尺寸系列, 以后乂陆续将尺寸系列作了一些扩展,这类磁心中心柱为了圆形截面(见图1-1.3 ),与相同面积的方形截面相比,绕线长度短,因而微孔滤膜铜耗小,漏感也低.这类磁心国内习惯丁称为了EC 型磁心,国外也有称为了ER型磁心.国际标准介绍的尺寸规格有ETD19K ETD29 ETD34 ETD39 ETD44 ETD49 ETD54 ETD59这类磁心主要用于制作功率变压器和扼流图,更适合高频使用.在平面变压器介绍使用低矮形的ER型磁心,尺寸规格有ER95、ER1t ER14.5.。
1,磁芯向有效截面积:Ae2,磁芯向有效磁路长度:le3,相对幅值磁导率:μa4,饱和磁通密度:Bs功率铁氧体磁芯常用功率铁氧体材料牌号技术参数EI型磁芯规格及参数PQ型磁芯规格及参数EE型磁芯规格及参数EC、EER型磁芯规格及参数1 磁芯损耗:正弦波与矩形波比较一般情况下,磁芯损耗曲线是按正弦波+/-交流(AC)激励绘制的,在标准的和正常的时候,是不提供极大值曲线的。
涉及到开关电源电路设计的一个共同问题是正弦波和矩形波激励的磁芯损耗的关系。
对于高电阻率的磁性材料如类似铁氧体,正弦波和矩形波产生的损耗几乎是相等的,但矩形波的损耗稍微小一些。
材料中存在高的涡流损耗(如大型叠片式或大型切割磁芯)时,矩形波损耗是正弦波损耗的1/2~2/3。
D.Y.Chen提供的参考资料解释了这种现象。
一般情况下,具有矩形波的磁芯损耗比具有正弦波的磁芯损耗低一些。
但在元件存在铜损的情况下,这是不正确的。
在变压器中,用矩形波激励时的铜损远远大于用正弦波激励时的铜损。
高频元件的损耗在铜损方面显得更多,集肤效应损耗比矩形波激励磁芯的损耗给人们的印象更深刻。
举个例子,在20kHz、用17#美国线规导线的绕组时,矩形波激励的磁芯损耗几乎是正弦波激励磁芯损耗的两倍。
例如,对于许多开关电源来说,具有矩形波激励磁芯的5V、20A和30A输出的电源,必须采用多股绞线或利兹(Litz)线绕制线圈,不能使用粗的单股导线。
2 Q值曲线所有磁性材料制造厂商公布的Q值曲线都是低损耗滤波器用材料的典型曲线。
这些测试参数通常是用置于磁芯上的最适用的绕组完成的。
对于罐形磁芯,Q值曲线指出了用作生成曲线时的绕组匝数和导线尺寸,导线是常用的利兹线,并且绕满在线圈骨架上。
对于钼坡莫合金磁粉芯同样是正确的。
用最适合的绕组,并且导线绕满了磁芯窗口时测试,则Q值曲线是标准的。
Q值曲线是在典型值为5高斯或更低的低交流(AC)激励电平下测量得出的。
由于在磁通密度越高时磁芯的损耗越大,故人们警告,在滤波电感器工作在高磁通密度时,磁芯的Q值是较低的。
软磁铁氧体软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物,采用粉末冶金方法生产。
有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类,其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大,Mn-Zn铁氧体的电阻率低,为1~10 欧姆/米,一般在100kHZ以下的频率使用。
Cu-Zn、Ni-Zn铁氧体的电阻率为102~104欧姆/米,在100kHz~10 兆赫的无线电频段的损耗小,多用在无线电用天线线圈、无线电中频变压器。
磁芯形状种类丰富,有E、I、U、EC、ETD形、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS)及圆形等。
在应用上很方便。
由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率,粉末冶金方法又适宜于大批量生产,因此成本低,又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感,在应用上很方便。
而且磁导率随频率的变化特性稳定,在150kHz以下基本保持不变。
随着软磁铁氧体的出现,磁粉芯的生产大大减少了,很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。
国内外铁氧体的生产厂家很多,在此仅以美国的Magnetics公司生产的Mn-Zn铁氧体为例介绍其应用状况。
分为三类基本材料:电信用基本材料、宽带及EMI材料、功率型材料。
电信用铁氧体的磁导率从750~2300, 具有低损耗因子、高品质因素Q、稳定的磁导率随温度/时间关系, 是磁导率在工作中下降最慢的一种,约每10年下降3%~4%。
广泛应用于高Q滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。
宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体,磁导率分别有5000、10000、15000。
其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。
广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器,在宽带变压器和EMI上多用。
功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度,为4000~5000Gs。
另外具有低损耗/频率关系和低损耗/温度关系。
也就是说,随频率增大、损耗上升不大;随温度提高、损耗变化不大。
i 铁氧体材料特性及不同规格有效参数10.3.1 国产铁氧体材料特性铁氧体的电阻率大约在106~1012μΩ·cm ,适用于几千到几百兆Hz 的频率之间。
对铁氧体软磁材料的主要要求是:初始磁导率μ 高,比损耗(单位体积或重量)小,磁导率随温度的变化要小等。
锰锌和镍锌铁氧体是常用的材料。
可用来制作滤波电感,高频功率变压器,谐振电感等。
铁氧体材料最高工作频率主要受损耗限制。
在一定的允许损耗下,频率提高,工作磁通密度相应减少,与提高频率来减少磁芯体积相矛盾。
一般建议的磁通密度是在工作频率下权衡损耗、体积、结构和效率的结果,不是绝对的。
例如PHILIPS 建议变压器磁芯:<100kHz 可用3C81、3C90、3C91、3C94 和3C96 等;<400kHz 可用3C90、3C94 和3C96 等;200kHz ~1MHz 可用3F3、3F4 和3F35;1~3MHz 可用3F4 和4F1;>3MHz 可用4F1 等。
电感磁芯:<500kHz 可用2P…、3C30 和3C90;<1MHz 可用3C90、3F3 和3F35 等等。
国产常用的牌号及主要磁性能见表10-7所示。
10.3.2 铁氧体尺寸规格铁氧体磁芯在通讯和开关电源中应用十分广泛,磁芯外形结构多种多样。
开关电源中主要应用的有E 型,ETD 型,EC 型,RM 型,PQ 型,EFD 型,EI 型,EFD 型,环形,LP 型.在模块电源中,主要应用扁平磁芯和集成磁元件。
例如FERROXCUBE-PHILIPS 的平面E 型磁芯,适于表面贴装的EP 、EQ 和ER 磁芯,以及集成电感元件(IIC -Integrated inductance component )等。
IIC 已将元件和磁芯合成一体,通过外部PCB 可自由组成电感和变压器。
各种磁芯结构往往是针对特定的应用设计的,有各自的优点和缺点,要根据应用场合,选择相应的磁芯结构。
软磁铁氧体磁芯的有效参数(一)
铁氧体磁芯的电磁性能与磁芯的材料和磁芯的尺寸有关。
许多材料参数的计算,如磁导率,损耗和饱和磁感应强度等,都要涉及到磁芯的几何尺寸。
通常将磁场分布不均匀的磁芯—如E型磁芯,复杂的罐形磁芯等—等效为具有均匀磁场分布的假想磁芯,这种假想的等效磁芯近似于一个薄壁的环形磁芯,而且壁厚与内径之比越小,近似程度越准确。
这个磁芯具有各处相等的截面,并用各种材料构成,可用有效截面Ae 和有效磁路长度le 来表示。
在计算时还应假设,总磁通能穿过每个位置的截面积,在磁芯旁边走过的漏磁通忽略不计。
最简单的情况如图2-20 的矩形截面的环形磁芯。
当沿环形磁芯均匀缠绕线圈并通电以后,在环形磁芯内部的磁力线各处是不均匀的,在靠近内径处磁路长度短,磁阻小;在靠近外径处,磁路长度长,磁阻大。
磁力线形成许多同心圆。
我们把磁芯设想成由许多壁厚为dr 的理想薄壁环组成,其中IN=N2πr,并将单元环形的高度定为h,截面积定为dA=hdr,则单元环相应的单元电感为:
由B=μ0μiH 代入,可得单元初始电感值为:
将所有的单元环加起来,即由内径到外径积分,可得
环形磁芯的初始电感值为:
(1-34) 于是,环形磁芯的初始磁导率为:
(1-35) 或简化为:
(1-36) 式中,L = 电感(亨利)
N = 匝数
h = 磁芯高度(米)
D = 环形磁芯外径(米)
d = 环形磁芯内径(米)
图 1-20 矩形截面的环形磁芯。