磁性元件专题

磁性元件专题2023/9/2第1页，课件共31页，创作于2023年2月1.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2023/9/2第2页，课件共31页，创作于2023年2月1.概述在开关中磁元件-体积20~30%,重量30~40%,损耗20~30%.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.2023/9/2第3页，课件共31页，创作于2023年2月高频化

减少体积，提高频率遇到的问题：损耗α=1.2~1.7,β=2.2~2.7

发热与散热寄生参数L,C仿真困难－建模问题32023/9/2第4页，课件共31页，创作于2023年2月平面变压器42023/9/2第5页，课件共31页，创作于2023年2月平面化优点：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52023/9/2第6页，课件共31页，创作于2023年2月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=862023/9/2第7页，课件共31页，创作于2023年2月模块化优点：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。72023/9/2第8页，课件共31页，创作于2023年2月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。82023/9/2第9页，课件共31页，创作于2023年2月2.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92023/9/2第10页，课件共31页，创作于2023年2月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102023/9/2第11页，课件共31页，创作于2023年2月右手定则磁场方向电流方向磁场方向

电流方向112023/9/2第12页，课件共31页，创作于2023年2月2.2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。122023/9/2第13页，课件共31页，创作于2023年2月磁通

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：

nBαdAA13或

磁通密度2023/9/2第14页，课件共31页，创作于2023年2月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2023/9/2第15页，课件共31页，创作于2023年2月磁导率和磁场强度H电流产生磁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152023/9/2第16页，课件共31页，创作于2023年2月2.3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dlHαI1I2I3根据右图,方程右边I4162023/9/2第17页，课件共31页，创作于2023年2月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172023/9/2第18页，课件共31页，创作于2023年2月2.4电磁感应定律楞次定律法拉第定律SN运动方向182023/9/2第19页，课件共31页，创作于2023年2月电磁感应定律如果是多匝线圈式中：Ψ＝Nφ－磁链（Wb)192023/9/2第20页，课件共31页，创作于2023年2月2.5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H2023/9/2第21页，课件共31页，创作于2023年2月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)212023/9/2第22页，课件共31页，创作于2023年2月自感电动势与能量关系22能量关系2023/9/2第23页，课件共31页，创作于2023年2月2、互感线圈之间互感23N1N2i1i2φ11φ12互感系数MN1N2i1i2同名端用表示2023/9/2第24页，课件共31页，创作于2023年2月互感电动势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2023/9/2第25页，课件共31页，创作于2023年2月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2023/9/2第26页，课件共31页，创作于2023年2月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+L22M－－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2023/9/2第27页，课件共31页，创作于2023年2月变压器127空载：电压激励，初级次级：变比：2023/9/2第28页，课件共31页，创作于2023年2月变压器2变压器负载28u1u2N1N2kRLi1i2或‘i’2＝N2i2/N1－次级反射电流2023/9/2第29页，课件