大電流鐵粉磁心扼流圈

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大電流鐵粉磁心扼流圈

將細(xì)碎粒狀的鐵磁材料和非磁性材料混合燒結(jié)在一起，燒結(jié)后在磁心的磁路中存在氣隙從而構(gòu)成鐵粉磁心，這種分布式的氣隙能明顯地降低有效導(dǎo)磁率，增加磁心的能量?jī)?chǔ)存能力，其更重要的優(yōu)點(diǎn)是，消除鐵氧體和硅鋼片中常見(jiàn)的離散氣隙，所帶來(lái)的不連續(xù)性，從而降低了輻射磁場(chǎng)。（韓規(guī)電源適配器）
在濾波器的應(yīng)用中，鐵粉磁心較大的高頻損耗有時(shí)可以提高系統(tǒng)的高頻性能。鐵粉磁心的磁損耗產(chǎn)生的輻射較少，并且鐵粉材料可被制成能夠有選擇性地吸收某一部分的高頻能量，這些性能再加上在單層環(huán)形繞組上可能具有的相對(duì)較低的繞組間電容，使得鐵粉磁心有良好的高頻噪聲抑制能力。但是在高頻情況下使用這類磁心材料時(shí)，磁通密度擺輻較大，通常會(huì)伴隨著較大的磁損耗和較高的溫升。另外，毫無(wú)疑問(wèn)的是鐵粉磁心最大的優(yōu)點(diǎn)是其低廉的成本。
在高頻范圍時(shí)，可采用鐵鎳鋁導(dǎo)磁合金（MPP）環(huán)形磁心來(lái)獲得更高的扼流圈效率，因?yàn)檫@類磁心在高頻范圍工作時(shí)的磁心損耗小，產(chǎn)生的溫升也較低。這類磁心的尺寸、形狀和導(dǎo)磁率（典型取值范圍為14~550）適用范圍較大。相對(duì)于這些優(yōu)點(diǎn)，MPP磁心的成本一般遠(yuǎn)大于鐵粉磁心。
因此攝像機(jī)電源適配器在中頻范圍內(nèi)的開(kāi)關(guān)型輸出扼流圈的應(yīng)用中，“鐵粉”磁心比MPP、帶氣隙的鐵氧體或硅鐵片等磁心更加經(jīng)濟(jì)。
與鐵氧體磁心不同，在確定整個(gè)鐵粉材料磁心的功率損耗和溫升時(shí)鐵粉材料磁心中的功率損耗（即磁損耗）不能忽略掉。磁損耗可以通過(guò)磁心制造商所提供的磁心數(shù)據(jù)、工作頻率、磁心重量和磁通密度擺幅來(lái)確定。計(jì)算總損耗時(shí)必須要將磁損耗加到銅損耗上。雖然鐵粉材料磁心比鐵氧體和MPP材料磁心的磁損耗大，但比硅鐵片材料磁心的磁損耗要小。此外，假使交流紋波電流很小。例如交流紋波電流小于10%時(shí)，稍大的損耗將并非主要問(wèn)題。

因此對(duì)于很多中頻范圍內(nèi)的大直流電流扼流圈來(lái)說(shuō)，磁損耗并非是主要的，可采用各種類型的鎳鐵導(dǎo)磁合金磁心、鐵粉磁心和帶氣隙的片狀磁心，這些磁心的尺寸大小合適而且成本效率也高。磁飽和量也高于采用鐵氧體材料磁心時(shí)的磁飽和量，同時(shí)能儲(chǔ)存的能量更大、磁心尺寸更小。
雖然在更高頻率時(shí)，經(jīng)常采用帶氣隙的鐵氧體E型和1型或者罐型磁心。但是由于外面磁心柱引入了氣隙，這將會(huì)產(chǎn)生大量的磁輻射。同樣，和這類磁心配套使用的骨架繞組間通常有相對(duì)較大的繞組間電容，而且自諧振頻率低。因此單獨(dú)使用時(shí)，E型磁心扼流圈的高頻噪聲抑制能力不強(qiáng)。
如果采用兩級(jí)LC輸出濾波器，沒(méi)有必要在第一級(jí)就設(shè)置良好的高頻噪聲抑制器。例如，在第二級(jí)使用低成本的鐵氧體棒狀扼流圈將會(huì)非常有效地處理好更高頻率的分量。在這類應(yīng)用中，多層線繞E型磁心將會(huì)十分有效。
與先前我們所考慮過(guò)的帶氣隙的鐵氧體磁心一樣，鐵粉磁心的設(shè)計(jì)也是需要若干次的計(jì)算過(guò)程的。通過(guò)計(jì)算出直流和交流磁通密度，確保有良好的設(shè)計(jì)裕度，選擇導(dǎo)線規(guī)格時(shí)要保證最小的損耗。為了達(dá)到最好的高頻抑制（即小的繞組間電容），在環(huán)形磁心上應(yīng)該采用單層繞組。

儲(chǔ)能扼流圈
儲(chǔ)存在扼流圈磁心中的能量與磁通密度的平方成正比，與磁心材料的有效導(dǎo)磁率成反比。因此，從方程可得到：
大電流鐵粉磁心扼流圈

鐵粉磁心的高飽和磁通密度（大于1T）和低導(dǎo)磁率（35~75）使得鐵粉磁心非常適合用于儲(chǔ)能扼流圈。

磁心導(dǎo)磁率

在本文本中充電器廠家所討論的材料是美國(guó) Micrometals公司的產(chǎn)品 Micrometals Mix#8~#40其導(dǎo)磁率范圍為35~75，通過(guò)表可以了解這類材料的基本屬性（其他制造商同樣也有類似的產(chǎn)品）。
大電流鐵粉磁心扼流圈

鐵粉材料有一種“軟”飽和的特性。這在扼流圈的應(yīng)用中有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，鐵粉材料良好的過(guò)載特性可以防止感應(yīng)系數(shù)在電流高于正常最大值時(shí)突然變?yōu)榱?；其次，采用鐵粉材料，扼流圈可以設(shè)計(jì)成能“擺動(dòng)”的，也就是在低直流下也能提供較大的電感。在低負(fù)載電流下，這種擺幅扼流圈能保持連續(xù)的導(dǎo)電性。這也通常是降壓型調(diào)節(jié)器應(yīng)用的一大優(yōu)點(diǎn)。圖所示為鐵粉材料磁心的初始導(dǎo)磁率隨著直流磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而下降的曲線。

大電流鐵粉磁心扼流圈