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广泛应用于开关电源的非晶材料
更新日期:2012/2/7  浏览:3810

开关电源中大量使用各种各样的磁性元件,如输入/输出共模电感,功率变压器,饱和电感以及各种差模电感.各种磁性元器件对磁性材料的要求各种相同.如差模电感希望μ值适中,但线性度好,不易饱和,共模电感则希望μ值要高,频带宽,功率变压器则希望μ值要适中,温度稳定好,剩磁小,损耗低等.在非晶材料出现以前,共模电感主要采用高μ值(6K~10K)Mn-Zn合金,差模电感多采用铁粉芯或开气隙铁氧体材料,变压器则采用铁氧体材料等.这些材料应用技术成熟,种类也很丰富,并有各种各样的产品形状供选择,随着非晶材料的出现和技术不断成熟,在开关电源设计中,非晶材料表现出许多其主材料无法比拟的优点.

  相同工作频率(200KHZ以下),非晶材料损耗明显低于铁氧体90%---10%工作频率越低,工作B值越高,非晶材料优势越明显.但250KHZ以上频段,铁氧体损耗要明显低于非晶材料.非晶材料损耗随温度变化量大大低于铁氧体,降低了变压器热设计的难度.非晶材料导磁率随温度变化量大大低于铁氧体,降低了变压器设计的难度,提高了电源运行的稳定性和可靠性.非晶材料Bs*μ值是铁氧体的10―15倍,意味着变压器体积重量可以大幅减小.

  非晶材料具有不可替代的优势,首先是受大功率器件电压/电流容量的限制,只能采用IGBT作开关器件,IGBT开关频率较低,多100KHz以下.除此以外,3KW以上容量的铁氧体磁芯体积较大,尺寸增大后其变形及成品率低,生产工艺难度大,使用过程中磁芯内部也易形成较大的温度梯度,从而产生热应力,导致磁芯开裂等.非晶材料在16KHZ-----100KHZ频率范围内,损耗/Bs值最低,相应的变压器匝数及体积最小,发热量也较小.

  采用非晶材料制作的变压器,只要保证绝缘材料满足使用过程中的高温要求,而基本上需担心变压器磁特性的变化,提高了开关电源的可靠性.另外,采用非晶材料制作功率变压器的开关电源电路中,电路的动态响应速度要求也非常高,对驱动电路的对称性也要求非常高.采用电流型控制方式比较好.在小功率应用领域,非晶材料主要受到来自铁氧体价格强有力的竞争,另外其可供选择的变压器磁芯形状也较少,限制了非晶材料在小功率领域应用.

 
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