根据经验公式或输出功率表格选择磁心的方法 admin    18/09/08



一.磁性材料的分类

    磁性材料分软磁材料、硬磁材料两种。经过磁化后很容易退磁的磁性材料称为软磁 材料,其矫顽力很小。硬磁材料(如磁钢、永磁合金)则不容易退磁。

    软磁铁氧体磁心是磁性材料中重要的一大类。其应用领域非常广泛,例如收音机中的 磁棒,收录机、电视机中的磁心,偏转线圈的磁环,录像机磁头,开关电源中的高频变 压器。

    软磁铁氧体磁心的品种繁多,形状各异,大致可做如下分类:

    (1)按形状分类:主要有螺纹磁心,环形磁心(简称磁环),管形磁心,罐形磁心 (即磁罐),E形、日形、U形、T形、工字形、王字形磁心。此外还有单孔、双孔和多 孔磁心。

    (2)按工作频率划分:有低频、中频、高频、甚高频磁心。

    (3)按材料划分:材料牌号如下:MXO一锰锌铁氧体;NXO一镍 锌铁氧体;NQ一镍铅铁氧体;NGO一镍锌高频铁氧体;GTO一甚 高频铁氧体。

    软磁铁氧体磁心的外形如图4-1-1所示。软磁铁氧体磁心典型产 品的性能见表4-1-1。

图4-1-1  软磁铁氧体磁心的外形

表4-1-1  软磁铁氧体磁心典型产品的性能

型号 起始磁导率 μ(H/m) 居里温度 TC(℃) 电阻率 ρ(Ω.cm) 磁饱和时的磁同密度 BS(mT) 矫顽力 F(A/m) 工作频率 f(Mhz)
MXO-200020001501×102400240.5
NXO-20204001×l0620079050
NQ-1010400极高1802390300
NGO-55350极高603180300
GTO-1616200极高200500700

    由表可见,MXO型锰锌铁氧体适合工作在中频(几百千赫兹),其电阻率很低, ρ≈1×102(Ω.cm),NXO型镍锌铁氧体可工作在高频(几十兆赫兹),其电阻率较高, ρ≈1×106(Ω.cm),而NQ、NGO、GTO型磁性材料的工作频率达几百兆赫兹,因其电 阻率极高,接近于无穷大,故表中末列出具体数值。

    开关电源的工作频率一般为几十千赫至几百千赫,可选MXO-2000型材料,其 B-H曲线如图4-1-2所示。这种磁心具有漏感小、磁耦合性能好、绕制方便等 优点。

图4-1-2  MXO-2000材料的B-H曲线

    开关电源中的高频变压器大多采用EI或EE型铁氧体磁心。EI型、EE型磁心的 外形分别如图4-1-3、图4-1-4所示。常用EI型、EE型磁心的尺寸规格分别见表 4-1-2和表4-1-3,表中的Le为平均磁路长度。需要指出,不同厂家生产的磁心外 形相同,但对相关尺寸的定义及实际尺寸也不尽相同,实际磁心尺寸应以生产厂家资料 或实测值为准。

图4-1-3  EI型磁心的外形

图4-1-4  EE型磁心的外形

表4-1-2  常用EI型磁心的尺寸规格

型号 A(mm) B(mm) C(mm) D(mm) E(mm) F(mm) H(mm) Le(cm) 质量 (g) Ae (cm2) Aw (cm2) Ap (cm4)
EI1616.011.84.04.812.010.872.03.593.60.190.420.08
EI1919.014.24.854.8513.611.32.43.964.50.230.530.12
EI2222.013.05.755.7514.5510.554.53.9610.00.410.380.16
EI2525.419.06.356.3515.812.53.24.810.00.400.790.32
EI2828.018.77.210.616.7512.253.54.8623.50.830.700.58
EI3030.2520.110.6510.6521.316.35.55.8633.51.090.770.91
EI3333.023.69.712.723.7519.255.06.7540.61.181.341.58
EI4040.526.811.711.727.321.36.57.7559.01.431.612.30
EI5050.034.515.015.033.024.59.09.5U22.272.395.43
EI6060.044.515.815.835.927.58.5111382.443.959.64

表4-1-3  常用EE型磁心的尺寸规格

型号 A(mm) B(mm) C(mm) D(mm) E(mm) F(mm) Le(cm) Ae (cm2) 质量 (g)
EE1010.37.92.454.655.74.452.730.111.5
EE1313.310.02.76.156.24.653.080.182.8
EE1616.111.84.04.87.45.33.7l0.193.5
EE1919.014.34.64.88.25.74.020.224.6
EE2222.012.85.755.759.45.43.980.419.2
EE2525.017.57.27.212.58.95.770.5216.0
EE3030.019.56.957.0515.010.06.560.622.0
EE3333.223.59.712.714.09.656.71.1739.8
EE4141.328.012.712.716.810.47.751.6164.6
EE5050.034.614.614.621.312.759.592.28113.5
EE6565.045.020.027.132.522.514.75.32402

    磁心截面积SJ等于舌宽C(mm)与磁心厚度D(mm)的乘积。磁心有效截面积 Ae≈SJ。有公式

Ae≈SJ=CD    (4-1-1)

二.根据经验公式选择磁心的方法

    高频变压器的最大承受功率PM与磁心截面积SJ(单位是cm2)之间存在下述经验公式

SJ = 0.15√PM   (4-1-2)

    式中:PM的单位取W。

    举例说明,某开关电源的额定输出功率为55W,电源效率η=70%,则高频变压器 的额定输入功率PI=55W十70%=78.6W。实取PM=80W,代入式(4-1-2)中求出 SJ=1.34cm2。可选择EI40型磁心,其磁心截面积为1.38cm2(参见表4-1-2)。

二.根据输出功率表格选择磁心的方法

     常用磁心型号与输出功率的对应关系见表4-1-4,表中给出了开关频率为50kHz 和100kHz时的参考输出功率,可供选择磁心时参考。

表4-1-4  常用磁心型号与输出功率的对应关系

型号 外形尺寸(mm) 输出功率(W) 质量(kg)
50kHz 100kHz
EI1011109360.008
EI13131210480.01
EI16171614590.011
EI192019168130.012
EI2223211814200.016
EI2526221920300.021
EI28292222.542580.035
EI3031292661950.054
EI35373328.51001500.078
EI404238291602500.11
EI454641332603910.15
EI505244.5384306500.195
EE8987240.008
EE10111010360.009
EE13131111480.011
EE16171515590.017
EE192119228130.021
EE3031242961950.044
EE353731541001500.051
EE404237601602500.119

     中小功率开关电源输出功率与磁心型号的对照情况见表4-1-5,亦可供选择磁心 时参考。需要说明两点:①表中给出的是输出功率范围,在此范围内PO愈大,磁心尺 寸也要相应增加;②在同样情况下,采用三层绝缘线可选择尺寸较小的磁心,以减小高 频变压器的体积。

表4-1-5  中小功率开关电源输出功率与磁心型号对照表

输出功率范围 PO(W) 铁氧体磁心的型号
用常规漆包线绕制 用三层绝缘线绕制
0~10EE20,EEL16或EEl19,EPC25,EPD25EE16或EE19,EFD15,EF16,EPC17
10~20EE22,EE25,EEL19,EFC25,EFD25EE19或EE20,UI19或EI22,EPC19,EF20,EFD20
20~30EE28或EE30,EI30,EF30,EFD30,EPC30,EER28,ETD29E24或E25,EI25或EI28,EF25,EFD25,EFC25
30~50EE30或EE35,EER28、EER28L或EER35,EI30,ETD29EI28或EI30,EF30,EER28,ETD29
50~70EE40,ETD34或ETD39,EER35EE35,EI35,EER35,ETD34
70~100EE40或EE45,ETD39,EER40,E21EEE40,EI40,ETD34,EER35,E2l

    近年来,一种被称为超微晶(nanocrystalline,亦称纳米非晶)的新型软磁材料已 经问世。超微晶磁心具有高磁导率、高矩形比、磁心损耗低、高温稳定性好等优点而备 受人们的青睐。用超微晶磁心取代传统的铁氧体磁心,能减小开关电源的体积。



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