开关电源中的磁性材料分析课件

1、开关电源中的磁性材料制作人：邱伟1开关电源中的磁性材料引言开关电源中磁性元件与磁性材料的关系磁性材料的分类不同磁性材料的性能及应用2 目前，航天与空间技术、计算机与通信技术中，开关电源的应用较为广泛，逐渐占据了主要位置，它具有功率小，效率高（7090%），稳压范围宽及体积小，重量轻等特点。开关电源中的磁性元件是决定电源效率，品质的关键因素。3在我们的日常生活中，磁性材料也是无处在以汽车为例，从启动机到电动车窗、雨刷器等等，一辆汽车要用数十个大大小小的电动机，而要制造电动机，需要大量的永磁材料作为定子、软磁材料作为转子； 4 开关电源中用到的磁性元件有高频扼流圈，开关变压器，磁性放大器，脉冲变压

2、器，过滤电感等，这些磁性元件所选用磁芯材料直接影响着开关电源的效率和性能。开关变压器是开关电源的核心元件之一，选择合适的磁性材料是开关变压器设计的关键对应不同工作状态的开关电源变压器，由于磁芯工作在磁化曲线的不同区域，应选用相应特征的磁性材料。开关变压器的主要目标是提高效率，降低损耗，而磁芯的损耗主要由于磁滞损耗和涡流损耗造成。5返回 开关电源电路中用到的磁性材料种类很多，有铁氧体，磁粉芯，合金带（或片），非晶态，超微晶软磁材料。合理选用不同的软磁材料，是优化设计的重要途径。几种磁性材料特性做大致比较见下表：6 磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或间接产生磁性的物质.

3、 磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。 7 从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。磁性材料从形态上讲。包括粉体材料、液体材料、块体材料 、薄膜材料等。 返回8磁性材料现在主要分两大类，一类是软磁，一类是硬磁； 软磁相框软磁年历9软磁包括硅钢片和软磁铁芯；硬磁包括铝镍钴、钐钴、铁氧体和钕铁硼，这其中，最贵的是钐钴磁钢，最便宜的是铁氧体磁钢，性能最高的是钕铁硼磁钢，但是性能最稳定，温度系数最好的是铝镍钴磁钢，用户可以根据不同的需求选择不同的硬磁产品。 返回10磁性

4、材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线。 112. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值 。 磁导率：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，该数值与器件工作状态密切相关。 12 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 初始磁导率i、最大磁导率m、微分

5、磁导率d、振幅磁导率a、有效磁导率e、脉冲磁导率p。 13 铁氧体磁性的主要特点是电阻率远大于金属材料，这抑制了涡流的产生，是铁氧体磁性能应用于高频领域。按配方把高纯粉状的氧化物混合均匀，在经过煅烧，粉碎，造粒，模压成型，在高温（1000-1400下烧结而成）低损耗FP系列磁芯适用于开关电源中DC/DC变换器的主变压器和输出平滑滤波扼流圈；高磁导率FH系列磁芯适用于开关电源中脉冲变压器和噪声滤波电感。14 金属磁粉芯与磁性材料，由于金属软磁粉末被绝缘体包围，形成分散气隙，因而大大降低了金属软磁材料的高频涡流损耗，使磁粉芯具有抗饱和特性和宽的频率响应，适合于制作谐振电感，功率因数校正电感、输出滤

6、波电感、EMI抗干扰电感。 其特点：饱和磁感应强度高，能工作于大电流下，性能稳定可靠，磁导率具有优异的频率特性，线性温度系数，环形结构具有极低的电磁辐射，机械强度大，可直接绕较粗的漆包线，金属磁粉具有出色的噪声抑制和吸附能力。15 本 活 动 奖 品 由 Q 衣 族 提 供 超微晶软磁材料，首钢冶金研究所的铁基超微晶磁芯已应用在航天电源产品中，FUM低损耗类，具有高频损耗低、高饱和磁感用强度，低矫顽力的特性，工作频率在1-300KHz；适用于高频变换器、逆变器、开关变压器。FUZ高矩形比类，具有高饱和、高导磁率、高矩形比的特性，适用于高频磁放大器，磁开关尖峰抑制器。FUL低剩磁类，具有高脉冲磁导率、低损耗、低剩磁的特性，适用于单极性脉冲变压器，开关电源、斩波器。16 非晶态软磁材料，这里介绍两种首钢冶金研究所磁芯，AI恒导磁铁基非晶，以AI-50（带有间隙）为代表，具有高饱和磁感、高线性磁导率、低高频损耗、良好的频率特