磁性元件专题

1、 磁 性 元 件 专 题 赵 修 科 南 京 航 空 航 天 大 学2022/8/1611. 概 述2. 磁 的 基 础 知 识3. 磁 材 料4. 开 关 电 源 中 的 磁 元 件5. 线 圈6. 变 压 器 设 计7. 直 流 电 感和反激变压器 设 计8. 特 殊 磁 元 件1主要内容2022/8/1621. 概 述 在 开 关 中磁 元 件 - 体 积2030%, 重量3040%,损耗2030%.特点: 1) 无标准商品化元件 ；2) 优化函数多重; 3) 磁学基础差; 4) 实践和经验.2 磁元件的发展: 高频化;平面化;模块化; 集成化;阵列化;混合电路.2022/8/163高频

2、化 减少体积，提高频率遇到的问题：损耗=1.21.7,=2.22.7 发热与散热寄生参数L,C仿真困难建模问题32022/8/164平面变压器42022/8/165平面化优点：适用于模块Ls小线圈用PCB板，参数重复性好易于制造和装配可靠性高散热容易52022/8/166模块化 引脚 绝缘树脂 磁芯DIP双列直插电感变压器利用PCB作为线圈的一部分N1/N2=4:4N=862022/8/167模块化优点：标准化；例如DIP封装。PCB是线圈的一部分；由于标准化，可象R,C元件一样装配；可实现多功能；参数稳定；商品化。72022/8/168集成化集成化的概念不是新的，如三相变压器是三个单相变压器

3、综合的结果。低输出电压变压器既要减少整流器件压降，又要减少接头，希望变压器和电感、电感和电感、变压器和变压器组合在一个磁芯上，合并在一个线圈中，最少的接头。这就是所谓磁集成。82022/8/1692. 磁的基础知识2.1 磁的基本概念物质的磁现象磁的单位磁的基本定律-安培环路定律和电磁 感应定律磁路92022/8/1610物质的磁现象磁性物质磁化和去磁磁体的极性和磁力线磁场与磁场能量磁场对载流导体的作用102022/8/1611右手定则 磁场方向 电流方向 磁场方向 电流方向112022/8/16122.2 磁的单位磁感应强度磁通密度B单位长度导线，流过单位电流，在一个磁场中，受到单位的力（符

4、合左手定则），这个磁场的磁感应强度称为单位磁感应强度，在MKS制中单位用特斯拉（Tesla），简称为特，代号为T。在CGS制中为高斯（Gaus）,简称高（Gs）,与特的关系为1T=104GsB是表示某点磁场强度和方向的矢量。122022/8/1613磁通磁通垂直通过一个截面的磁力线总量称为磁通量，简称磁通,用表示。一般情况： nBdAA13或 磁通密度2022/8/1614磁通的单位与换算在MKS制中磁通的单位是韦伯（Weber），简称韦，代号Wb.14在CGS制中，磁通的单位是麦克司韦（Maxwell），简称麦,代号Mx.与MKS制换算关系为2022/8/1615磁导率和磁场强度H电流产生磁

5、场强度因材料的不同而不同.用一个系数表征材料的特性.相同电流产生磁场强的就越大.用表征材料特性, 磁感应强度与的比值只与产生磁场的电流有关,即.H称为磁场强度,也是向量152022/8/16162.3安培环路定律 矢量H沿任意闭合曲线的积分等于此闭合曲线所包围的所有电流的代数和(图1.6),即dlHI1I2I3根据右图,方程右边I4162022/8/1617磁场强度单位如果磁场强度H与闭合路径方向一致,闭合路径的积分为 在MKS制中磁场强度单位为安/米.而在CGS制中为奥斯特,简称奥,代号Oe.它们之间的变换关系为172022/8/16182.4电磁感应定律楞次定律法拉第定律SN运动方向182

6、022/8/1619电磁感应定律如果是多匝线圈式中：N磁链（Wb)192022/8/16202.5电路中的磁元件1、自感自感系数20即电感单位 L=伏秒/安=欧秒=亨利 简称亨,代号H2022/8/1621电感的感应电势符号和单位+ e -电流增加- e +电流减少单位(亨)212022/8/1622自感电动势与能量关系22能量关系2022/8/16232、互感线圈之间互感23N1N2i1i21112互感系数MN1N2i1i2同名端用 表示2022/8/1624互感电动势24当N1中电流i1变化时,在N2中感应电势同理，i2变化时，在N1中感应电势2022/8/1625电压平衡方程式如果两个耦合线圈都流过增量电流有25耦合系数2022/8/1626互感的并联与串联电感值分别为L1L2的两个线圈有磁耦合26串联：Lp=L1+L2 2M异名端串联取正， 同名端串联取负并联：分母中 号决定原则：同名端并联取正，异名端取负2022/8/1627变压器127空载：电压激励，初级次级：变比：2022/8/1628变压器2变压器负载28u1u2N1N2kRLi1i2或i2N2i2/N1次级反