再论磁放大器的三大要素及判别方法

磁放大器的工作原理
磁放大器(稳压器)的工作原理是通过调节主变压器次级的脉冲宽度来达到输出稳压的目的.
为什么要用磁放大器来稳压输出?
用磁放大器来稳压输出,没有击穿电压、其饱和电流承载能力只取决导线截面积.不担心耐压、过流烧毁.是一种使用方便而且安全的开关器件.
而用晶体管就要考虑耐压、过流、散热一系列的难题.在电路中占用的面积相对也就大.
磁放大器的三大要素
磁通量φ( 单位面积内所穿过的磁力线)  
磁通量的大小将影响磁放大输出电压的大小;二者为反比关系
φm=V*T= Ae*Bs
φm磁通量 = V电压*T时间 = Ae磁心截面积* Bs饱和磁感应强度

* 磁通量φ的大小决定了磁放大器稳压输出电压的大小.

矩形比  (剩余磁感应强度Br与规定磁场强度所对应的磁感应强度BMm的比值.
Br/Bm   剩余磁感应强度/最大磁感应强度

磁放大器工作需要良好的矩形比.即Bm Br的比值要非常的接近.才能保证磁放大器电压稳定输出.
通常大于90%可正常工作.经过纵向磁场处理后的矩形比可达96%以上.

矫顽力Hc  单位奥斯特
当产品磁化到饱和后,由于有磁滞现象,故要使B减为零需有一定的负磁场Hc
Hc=4π*N*I/Le磁路长
矫顽力Hc大,复位电流增大 也就是损耗大了




公式推理
1.)由Hc==4π*N*I/Le  推算
当 Le铁心平均磁路长增大时, Hc矫顽力减小
由此论定: 当Le磁路长增大Hc矫顽力减小.所需复位电流减小  损耗减小
Le磁路长减小   Hc矫顽力增大   损耗增大
2.)L==0.4*π*μ*N*N*Ae/Le
Le铁心平均磁路长减小时,L电感增大  而Hc矫顽力增大  损耗也增大

判别磁放大器的误区
而今在电源业界内,好多人认为磁放大器的优劣,用其感量来判别的!!
这种毫无根据且无知愚蠢的判别方式不知还要延续多久?
有的甚至于测磁放大器Q值和带直流电流能力的大小,来判别磁放大器的优劣!真是令人汗颜啦!!


正确判别磁放大器的优劣,是用B-H测试仪测其磁通量φ、矩形比Br/Bm、矫顽力Hc.





磁放大器能使开关电源得到精确的控制,从而提高了其稳定性.磁放大器磁芯可以用坡莫合金,铁氧体或非晶,纳米晶(又称超微晶)材料制作.非晶、纳米晶软磁材料因具有高磁导率,高矩形比和理想的高温稳定性,将其应用于磁放大器中,能提供无与伦比的输出调节精确性,并能取得更高的工作效率,因而倍受青睐.非晶、纳米晶磁芯除上述特点外还具备以下优点:

  1)饱和磁导率低;

  2)矫顽力低;

  3)复原电流小;

  4)磁芯损耗少;

   磁放大输出稳压器没有采用晶闸管或半导体功率开关管等调压器件,而是在整流管输出端串联了一个可饱和扼流圈(如图所示),所以它的损耗小.

   由图6可知,磁放大稳压器的关键是可控饱和电感Lsr和复位电路.可控饱和电感是由具有矩形BH回线的磁芯及其上的绕组组成,该绕组兼起工作绕组和控制绕组的作用.复位(RESET)是指磁通到达饱和后的去磁过程,使磁通或磁密回到起始的工作点,称为磁通复位.由于磁放大稳压器所用的磁芯材料的特点(良好的矩形BH回线及高的磁导率),使得磁芯未饱和时的可控饱和电感对输入脉冲呈现高阻抗,相当于开路,磁芯饱和时可控饱和电感的阻抗接近于0,相当于短路.

   目前开关电源工作频率已提到几百kHz以上,磁放大器在开关电源中的广泛应用对软磁材料提出了更高的要求.在如此高的频率下,坡莫合金由于电阻率太低(约60μΩ•cm)导致涡流损耗太大,造成温升高,效率降低,采用超薄带和极薄带虽能有所改善,但成本将大幅度上升;铁氧体具有很高的电阻率(大于105μΩ•cm),但其Bs过低,居里点也太低.由于工作环境恶劣,对材料的应力敏感性、热稳定性等都有严格要求,上述材料是很难满足要求的.
  


图磁放大输出稳压电路