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磁芯种类和AP法选磁芯

精品资料
磁芯分为铁氧体磁芯和合金类磁芯
铁氧体磁芯（常用的）：锰锌系列，镍锌系列
合金类磁芯：铁粉芯，钼坡莫合金（不常见）
铁氧体磁芯
锰锌系
镍锌系
组成
71%，MnO 20%，其他为ZnO
50%，NiO 24%，其他为ZnO
特点
电阻率高（10omh-cm）
铁芯损耗低
居里温度高
电阻率高（omh-cm）
铁芯损耗较锰锌系高
工作频率高
居里温度高
形状
EE,ER,EI,PQ,RM,POT
DR,R,环形
用途
功率变压器，EMI共模滤波器，储能电感
常模滤波器，储能电感

合金类磁芯
硅钢片
铁粉芯
铁硅铝合金
铁镍合金
钼坡莫合金
组成
硅,钢
极细的铁粉和有机材料粘合
铝6%，硅9%，铁85%组合成
镍50%，铁50%组合而成
钼2%，铁17%，镍81%组成
特点
极高的磁导率（μ约60000）
很高的饱和磁通密度（0.6T~1.9T）
电阻率非常低（取决于硅含量），故使用频率不高
成本低廉
磁导率在10~75之间
低成本
铁芯损耗很高
磁导率在26~125之间
成本中等
铁芯损耗低
饱和磁通密度高于铁硅铝合金
成本高于铁硅铝合金
铁芯损耗于铁硅铝合金和铁粉芯之间
磁导率在14~550之间
饱和磁通密度最高
成本最高
铁芯损耗最低，稳定性最好
型式
片状或带状以及加工后的O型，R型等
EE，ER，环形等
环形
环形
环形

根据变压器用途选磁芯：
PQ功率磁芯：
功率传输变压器，开关电源变压器，滤波电感器，宽频及脉冲变压器，转换电源变压器
主要材质：TP3，TP4
EP型高导磁芯：
主要用于滤波器波形整理，消除杂波，使视频清晰或音频保真

根据工作频率，功率大小，电感量大小， 安装空间选择磁芯：
根据工作频率选择磁芯
适用的工作频率范围
TP3材质
温度升高，功率呈下降趋势，中心工作频率25KHz—200KHz
TP4材质
中心工作频率在200KHz—300KHz
TH7，TH10,TH12材质
中心工作频率小于150KHz

根据功率大小选择磁芯

小于5W可用磁芯
ER9.5，ER11.5,EE8.3，EE10，EE13，EP7，EP10，RM4，UI19.8，URS7
5—10W可用磁芯
ER20，EE19，RM5，GU14，EI22，EF16，EP13，UI11.5
10—20W可用磁芯
ER25，EE20，EE25，RM6，GU18，EF20
20—50W可用磁芯
ER28，EI28，EE28，EE30，EF25，RM8,GU22,PQ20系列,EFD20
50—100W可用磁芯
ER35，ETD34，EE35，EI35，EF30，RM10，GU30，PQ26系列
100—200W可用磁芯
ER40，ER42，EI40，RM12，GU36，PQ32系列
200—500W可用磁芯
ER49，EC53，EE42，EE55，RM14，GU42，PQ35系列，PQ40系列，UU66
500W以上可用磁芯
ER70，EE65，EE85，GU59，PQ50系列，UU80，UU93

根据滤波器电感量大小：
AL=（L/）*1000000（）
（准确的说法是叫电感系数，他是为了便于开关电源的匝数引入的，(N*N=Lp/Al 其中N为线圈的匝数,Lp为线圈的电感量,Al为电感系数)一般手册上给的是1匝线圈的电感量,有的给出的是1000的电感量.1mH=1000uH 1uH=1nH ，nH(纳亨)（不常用）
UU型磁芯
1300—6000
EP型磁芯
5000—12000
ET,FT型磁芯
1500—9000
EE型磁芯
1500—13000

磁芯结构的选择：选择时要尽量降低漏磁和漏感，增加线圈散热面积，有利于屏蔽，线圈绕线容易，装配接线方便。
不同磁芯对变压器的工作影响：
磁芯形状
不同磁芯的特点及区别
罐型磁芯
骨架和绕组几乎全部被磁芯包裹起来，致使它对EMI的屏蔽效果非常好;罐型磁芯尺寸均符合IEC标准，在制造的时候互换性非常好;可提供简单型骨架(无插针的)和PCB板安装骨架(有插针);由于罐型形状的设计，致使与其它类型同等尺寸的磁芯相比费用更高;由于它的形状不利于散热，因此不适于应用于大功率变压器电感器。
RM型磁芯
与罐型相比，切掉了罐型的两个对称的侧面，这重设计更有利于散热和大尺寸的引线引出;与罐形相比，节约了大约40%的安装的空间；骨架有无针型的和插针型的;可以采用一对夹子进行安装;RM型磁芯可以作成扁平形状(适合现在的平面变压器或者是直接把磁芯装配到已经设计好绕组的印制板电路上);虽然屏蔽效果不如罐型的好，但是仍然不错。
E型磁芯
与罐型磁芯相比，E型磁芯的费用要低的多，再加上绕制和组装都比较简单，这种磁芯形状现在应用最广，但是它的缺点是不能提供自我屏蔽；E型磁芯可以进行不同方向的安装，也可以几付叠加应用更大的功率；这种磁芯可以作成扁平形状(是现在平面变压器很流行的磁芯形状)；也可以提供无针和插针型骨架；由于其散热非常好、可以叠加使用，一般大功率电感器和变压器都使用这种形状的磁芯。
PQ型磁芯
PQ型磁芯专门为开关电源用电感器和变压器设计。PQ形状的设计优化了磁芯体积、表面积和绕组绕制面积之间的比率;这种设计，使的使用最小的磁芯提供最大的电感量和最大化的绕制面积成为可能;这种设计，使得在最小的变压器体积和重量下，获得最大的输出功率，并且占用最小的PCB安装空间;可以使用一付夹子进行安装固定;这种有效的设计也使的磁芯的磁路截面积更加统一，因此这种磁芯结构也使得比其它的磁芯结构设计有更少的工作热点。
EP型磁芯
EP型磁芯的圆形中心柱立体形结构，除了与PCB板接触的末端外，完全的把绕组包裹了起来，屏蔽非常好;这种独特的形状最小化了在两片磁芯装配时接触面形成的气隙的影响，并且提供了一个更大的体积和总的空间利用率的比例。
环形磁芯：
对于制造商来说，环型磁芯是最经济的，在与其可比较的各种磁芯中，它的花费是最低的;由于使用骨架，附加的和组装的费用等于零;适合时可以使用绕线机进行绕制;它的屏蔽也是非常不错的。

常用的PQ和EP磁芯参数
PQ型磁芯参数：

特点：有10种形状构成系列供选用。为高密度（定义）安装而设计的磁芯形状。
用途： 开关电源用变压器，扼流圈等。
TYPE类型
Dimensions
规模
AP cm4
AE mm2
磁芯有效截面积
AW mm2
卷线截面积
AL nH/N2
磁芯无气隙时的等效电感
LE mm
磁路长度
VE mm2
磁芯体积
WT g 磁芯重量
PQ20/16
20.5*8.1*14
0.2914
62.00
47.00
3880.00
37.40
2310.00
13.00
PQ20/20
20.5*10.1*14
0.4080
62.00
65.80
3150.00
45.70
2790.00
15.00
PQ26/20
26.5*10.0*19
0.7188
117.00
60.40
6170.00
46.30
5490.00
31.00
PQ26/25
26.5*12.3*19
0.9971
118.00
84.50
5250.00
55.50
6590.00
36..00
PQ32/20
32*10.27*22
1.3736
170.00
80.80
7310.00
55.50
9420.00
42.00
PQ32/30
32*15.17*22
2.4086
161.00
149.60
5140.00
74.60
11970.00
55.50
PQ35/35
35.1*17.37*26
4.3238
196.00
220.60
4860.00
87.90
19260.00
73.00
PQ40/40
40.5*19.87*28
6.5526
201.00
326.00
4300.00
101.90
20450.00
95.00
PQ50/50
50*24.97*32
14.2024
328.00
433.00
6720.00
113.00
37238.00
195.00

EP型磁芯参数：

TYPE类型
Dimensions
规模
AP cm4
AE mm2
磁芯有效截面积
AW mm2
卷线截面积
AL nH/N2
磁芯无气隙时的等效电感
LE mm
磁路长度
VE mm2
磁芯体积
WT g 磁芯重量
EP7
9.4*3.75*6.5
0.0102
10.70
9.50
1120.00
15.50
165.00
0.80
EP10
11.5*5.1*7.6
0.0255
11.30
22.57
1025.00
19.30
215.00
1.10
EP13
12.8*6.5*9.0
0.0456
19.50
23.40
1475.00
24.20
472.00
2.40
EP17
18.0*8.4*11.0
0.1210
33.70
35.90
2230.00
29.50
999.00
5.00
EP20
24*10.7*15
0.4997
78.70
63.50
3950.00
41.10
3230.00
16.00

AP法选磁芯：
令初次绕组的有效值电压为，初次线圈的匝数为，所选磁芯的交流磁通密度为，开关周期为T，开关频率为f，初次侧电流的波形系数是，磁芯有效横截面积为有关系式：
=
= (1)
考虑到=关系式之后
波形系数 ： (2)
波形因数： (3)
采用有效值，采用整流平均值（均绝值）
正弦波的有效值为峰值的倍,整流平均值为峰值的倍
可推导出：
= (4)
同理设次级绕组电压为，其绕组为，可得：
= (5)
设绕组的电流密度为J（400A/cm2），导线截面积为S=I/J，高频变压器的窗口利用系数为，初次绕组有效值电流分别为,，绕组面积被完全利用时：
=+ (6)
=+ (7)
将（4）（5）整理进（7）后得：
= (8)
AP==
= (9)
高频变压器的视在功率为初次绕组所承受的总功率，即S=。因电源效率η=，最终得到：
AP==() (10)
=1.115D，=Z
最后得到下式：
AP==()
对于反激式开关电源，值应介于0.2-0.3T之间，电流密度J一般取200-600A/，窗口利用面积Kw一般取0.3-0.4（实际时取的），为脉动系数，其值为原边侧电流斜坡中心值与峰值开关电流的比值。
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