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电感元件设计规范要点.docx


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电感元件设计规范要点.docx
文档介绍:
电磁学基本概念及公式 2
基本概念 2
基本公式 2
磁元件的基本特性 3
磁滞效应( HYSTERESIS EFFECT ) : 3
霍尔效应( HALL EFFECT ) : 3
临近效应( PROXIMITY EFFECT ) 3
磁材料的饱和 4
磁芯损耗 4
电感磁芯的分类及特点 5
磁芯材料的分类及其特点 5
铁氧体( Ferrite ) 5
硅钢片( Silicon Steel) 6
铁镍合金(又称坡莫合金或 MPP ) 6
铁粉芯( Iron Powder ) 6
铁硅铝粉芯(又称 Sendust或Kool Mu ) 6
磁芯的外形分类: 6
电感的结构组成 7
环型电感 7
EE 型电感 /变压器 8
电感的主要类型: 8
电感磁芯主要参数说明 9
电感在 UPS 中的应用 9
电感设计的原则 12
原则一:电感不饱和(感值下降不超出合理范围) 12
原则二:电感损耗导致的温升在允许的范围内(考虑使用寿命) 15
原则三:电感的工艺要求可以达成 17
电感设计规范表 18
目的
磁性元件的设计是开关电源设计中的重点和难点,究其原因是磁性元 件属非标准件,其设计时需考虑的设计参数众多,工艺问题也较为突出, 分布参数复杂。为帮助硬件工程师尽快了解磁性元件,优化设计并减少设 计中的错误,特制定此规范。
1电磁学基本概念及公式
1.1基本概念
1)磁通:穿过磁路的磁力线的总数,以 ①表示,单位韦伯(Wb。
2)磁通密度(磁感应强度):垂直于磁力线的方向上单位面积的磁通量,
以B表示,单位高斯(GausS)或特斯拉(T), 1 T=104 Gauss
3)磁场强度:单位磁极在磁场中的磁力,以H表示,单位安[培]每米(A/m) 或奥斯特(OR , 1 Oe=103/4 兀 A/m。
4)磁导率:磁通密度与磁场强度之比,以 小表示,实际使用中通常指相对 于真空的磁导率,真空中的磁导率 以0=4冗X 10-7 H/m=
5)磁体:磁导率远大于阴的物质,如铁,锲,钻及其合金或氧化物等。
6)居里温度点:磁体在温度升高时,其磁导率下降,当温度高到某一点时, 磁性基本消失,此温度称为居里温度点。
7)磁势:建立磁通所需之外力,以 F表示。
8)自感:磁通变化率与电流变化率之比称自感,以 L表示。
9)互感:由于A线圈电流变化而引起B线圈磁通变化的现象,B线圈的磁 通变化率与A线圈的电流变化率之比称为 A线圈对B线圈的互感,以M 表示。
其中A为铁窗面积
其中l为等效磁路长度
图2.1环形铁心的铁窗
1.2基本公式
磁导率」=B/H
磁势F =NI
磁通 =F/R
磁通密度B = /A
磁场强度H=NI /l
面积与磁路长度示意图
法拉第电磁感应定律:
磁场中的磁体存储的能量为:e
dt
其中V为磁场中磁体的体积
穿过闭合回路的磁通发生变化,回路中会产生感应电流。如果回路不闭合, 无感应电流,但感应电动势依然存在,感应电动势的大小:
1
Wm =,BHV 2
电学与磁学的对偶关系表:
电路
磁路
电动势
£
磁通势
F
电流
I
磁通

电阻
R
磁阻
R
表2.1磁滞曲线图
2磁元件的基本特性
磁滞效应(Hysteresis Effect ):
磁化过程中,磁通密度B的变化较磁化力F的变化迟缓的现象称为磁 滞。
Magnetic Flux Density
Saturation Flux Densily
Remanence
Mag做 Field Strength
Coercive Force
Initial Permeability
Maximum Amplitude Permeability
图3.1磁滞曲线图
霍尔效应(Hall Effect ):
流过电流的导体穿过磁场时,在导体两端产生感应电势的现象,称为
霍尔效应。
左、一/ 图?2霍尔就应示意图
临近效应(Proximity Effect )
流过电流的导线会产生磁场,相邻的导线在相互的磁场(也可以是外 加磁场)作用下会产生电流挤到导体一边的现象成为临近效应。相邻 层的导线若电流方向相同,电流会往外侧挤,相邻层的导线若电流方
向相反,电流会往外内侧挤,如下图所示。临近效应会导致导体的利 用率下降,铜损增加(与趋肤效应类似)
图3.3邻近效应示意图
磁材料的饱和随着磁性材料中的磁场强度增加,其磁通密度也增大,
但当磁场强度大到一定程度时,其磁通不再
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