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磁放大器的典型应用电路

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6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.
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图6 磁放大输出稳压电路
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图7 辅路带磁放大器的典型应用电路

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图8 完全利用磁放大器的稳压电路

   非晶合金的出现大大丰富了软磁材料.其中的钴基非晶合金具有中等的饱和磁感应强度,超微合金具有较高的饱和磁感应强度,它们都具有极低的饱和磁致伸缩系数和磁晶各向异性.钴基非晶和超微晶在保持高方形比的同时可以具有很低的高频损耗,用于高频磁放大器中,可大大提高电源效率,大幅度减小重量、体积,是理想的高频磁放大器铁芯材料.

3 高频磁放大输出稳压器典型应用电路

   图7所示的多路输出电源,其主路为闭环反馈PWM控制方式,辅路为磁放大式稳压电源.由于辅路磁放大输入电压波形受控于变压器主、辅绕组比,以及主路的工作状态(主路输出电压的高低和主路负载的高低等),所以辅路的交叉负载调整率仍然不能够达到理想的状态.

   图8所示是一种完全利用磁放大器稳压技术设计的多路输出稳压电源.此电源前级为双变压器自激功率变换电路,后级多路输出均为磁放大器稳压电路.并且各路之间无关,前后级之间无反馈,无脉宽调制器(PWM).

   此电路的优点如下:

   1)电路结构简单,使用元器件数量少,除了两只功率管以外,其它元器件均是永久性或半永久性的,可靠性极高,制作也很方便;

   2)电路中没有隔离反馈放大器,因此调整极其容易,而且一旦调整好后就无须维护,前级变换功率取决于后级总输出功率;

   3)各路的输出特性相互独立,独自调整稳压,无主、辅路之分,所以,各输出电路的负载调整率的交叉负载调整率都非常理想,小于05%;

   4)磁放大器在功率开通瞬间,处于“开路”状态,功率管在此刻的导通电流趋近于零,因而,损耗减到了最低限度,这有利于变换器的高频化和高效率;

   5)由于前级功率变换器为不调宽的纯正方波,以及后级接了磁放大器,这样可以大幅度地降低输出纹波的峰-峰值,普通PWM型电源的输出纹波大约为输出电压标称值的1%左右,而采取带磁放大器的整流电路,纹波的峰-峰值可比较容易地降低到0.1%左右.

   上述磁放大型稳压电源的综合电特性都是其它PWM隔离负反馈多路电源所无法比似的.尤其对多路电源实际应用来讲,可以对电源内部特性和电子系统的负载特性不予考虑,拿来就能使用,用上就无问题.但是,现代磁放大型稳压电源还存在如下一些问题,有待解决.

   1)电路形式需进一步完善(尤其是电源前级功率变换电路),应加入过、欠压保护,过流、短路保护,电源使能端.

   2)进一步提高工作频率,以便减小体积.

   3)进一步提高效率,减小磁损.
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tiger武
LV.6
2
2004-05-04 13:56
能不能讲一下图8变换器的工作原理呀,特别是磁放大器部分的,谢谢,我可是给你加了10分的哟!!呵呵!
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萧萧下
LV.3
3
2004-05-04 19:39
图6的D2上串联的东东是啥?图7和图8也有,续流管为什么要串它?
图8看起来像个Jensen拓扑,D2好像画反了,D7、D8好像多余了.
磁放大器可以大幅度降低纹波的说法好像没道理.
电路中的反馈放大器没有隔离,因此调整极其容易好像也没有说服力.
疑点颇多,那位大侠肯来鉴定一下?
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tiger武
LV.6
4
2004-05-04 20:19
@萧萧下
图6的D2上串联的东东是啥?图7和图8也有,续流管为什么要串它?图8看起来像个Jensen拓扑,D2好像画反了,D7、D8好像多余了.磁放大器可以大幅度降低纹波的说法好像没道理.电路中的反馈放大器没有隔离,因此调整极其容易好像也没有说服力.疑点颇多,那位大侠肯来鉴定一下?
我也有这方面的疑问啊
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ridgewang
LV.8
5
2004-05-04 21:16
@萧萧下
图6的D2上串联的东东是啥?图7和图8也有,续流管为什么要串它?图8看起来像个Jensen拓扑,D2好像画反了,D7、D8好像多余了.磁放大器可以大幅度降低纹波的说法好像没道理.电路中的反馈放大器没有隔离,因此调整极其容易好像也没有说服力.疑点颇多,那位大侠肯来鉴定一下?
D2等整流管输出端串联了一个可饱和扼流圈,这个应该是起抑制EMI的作用.D2的方向是反了,D7,D8不知用意何在?磁放大器应该是可以显著降低EMI,降低纹波确无道理.
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12345
LV.6
6
2004-05-05 14:14
@ridgewang
D2等整流管输出端串联了一个可饱和扼流圈,这个应该是起抑制EMI的作用.D2的方向是反了,D7,D8不知用意何在?磁放大器应该是可以显著降低EMI,降低纹波确无道理.
5)由于前级功率变换器为不调宽的纯正方波,以及后级接了磁放大器,这样可以大幅度地降低输出纹波的峰-峰值,普通PWM型电源的输出纹波大约为输出电压标称值的1%左右,而采取带磁放大器的整流电路,纹波的峰-峰值可比较容易地降低到0.1%左右.
  我觉得他说的是在图8 这种控制方式下可以减小纹波的吧?
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ridgewang
LV.8
7
2004-05-05 15:29
@12345
5)由于前级功率变换器为不调宽的纯正方波,以及后级接了磁放大器,这样可以大幅度地降低输出纹波的峰-峰值,普通PWM型电源的输出纹波大约为输出电压标称值的1%左右,而采取带磁放大器的整流电路,纹波的峰-峰值可比较容易地降低到0.1%左右.  我觉得他说的是在图8这种控制方式下可以减小纹波的吧?
不信.使用磁放大器只是二次斩波,脉宽是比次级刚出来的波形小,纹波比把磁放大器拿掉时是小些.但是,决定纹波大小的是后面的滤波网络的截止频率.如果一味的降低脉宽来减小纹波,那么变压器的初次级匝比就会很大,初级开关管的开关损耗就相应的增大.在这种情况下,不用磁放大器,改用普通标准正激方式纹波也是很小的 ,这不是磁放大器的功能,如果说有也只是副产品,至于纹波达0.1%我觉得夸张了.磁放大器的真正好处在于它首先能使输出电压稳定,比使用MOSFET进行二次调节结构简单,成本低;比晶体管串联稳压效率高;在多路输出中,还可设计出具有独立的过流过载保护而不影响其他输出.
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jacki_wang
LV.11
8
2004-05-05 22:34
@12345
5)由于前级功率变换器为不调宽的纯正方波,以及后级接了磁放大器,这样可以大幅度地降低输出纹波的峰-峰值,普通PWM型电源的输出纹波大约为输出电压标称值的1%左右,而采取带磁放大器的整流电路,纹波的峰-峰值可比较容易地降低到0.1%左右.  我觉得他说的是在图8这种控制方式下可以减小纹波的吧?
磁放大能降低纹波一说很值得怀疑,假如不用第二级LC滤波,输出纹波的大小将由输出的纹波电流及滤波电容的ESR决定,磁放并没有降低纹波电流的功能,反而因为交叉调整率问题需要提高输入端的伏特秒,因此降低了duty, 在储能电感相同的情况下,纹波电流会比普通正激变换器梢大,如果因此输出纹波变小就不合里了.
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mypower
LV.6
9
2004-06-09 22:46
刚开始接触磁放,可否共享一些资料或讲解讨论一番
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2004-06-10 11:36
@jacki_wang
磁放大能降低纹波一说很值得怀疑,假如不用第二级LC滤波,输出纹波的大小将由输出的纹波电流及滤波电容的ESR决定,磁放并没有降低纹波电流的功能,反而因为交叉调整率问题需要提高输入端的伏特秒,因此降低了duty,在储能电感相同的情况下,纹波电流会比普通正激变换器梢大,如果因此输出纹波变小就不合里了.
是指噪声小了.
磁放大器的作用就象将二极管导通时间的前端截掉一块.一般的不加SR的电路二极管导通时的噪声很大(漏感与开关管结电容谐振及开关管反向恢复).有了SR后这部分能量不能通过,从而噪声较小.不过一般二极管两端都加有吸收电路,所以,有没有10倍要实践检验了.
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power-wang
LV.6
11
2004-06-10 12:48
太高深了
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蓝黑
LV.9
12
2004-06-10 13:41
没提到如何设计
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mypower
LV.6
13
2004-06-11 13:07
磁放大器的材料一般有哪几家比较不错?
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LV.1
14
2004-06-11 18:30
@mypower
磁放大器的材料一般有哪几家比较不错?
前段时间采用磁饱和放大器做了一个电源,输出为5V/10A,3.3V/10A,5V采用PWM控制,3.3V采用磁饱和放大器控制,制作样品时没什么问题,但是正式生产时却发现,供应商提供的磁饱和放大器很有问题,正常设计时为5T,在1V,1Hz的条件下测量,电感量在1.2mH左右,样品基本上没问题,但是量产后,发现磁饱和放大器的电感量在200uH到1.5mH之间变化,合格率很低,供应商也不清楚情况,据说是在绕制的时候采用的漆包线过粗,绕制用力过大,使非晶材料受力不均匀产生的,各位是否遇到过这种情况,现在不知道怎么办?
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蓝黑
LV.9
15
2004-06-11 18:42
@
前段时间采用磁饱和放大器做了一个电源,输出为5V/10A,3.3V/10A,5V采用PWM控制,3.3V采用磁饱和放大器控制,制作样品时没什么问题,但是正式生产时却发现,供应商提供的磁饱和放大器很有问题,正常设计时为5T,在1V,1Hz的条件下测量,电感量在1.2mH左右,样品基本上没问题,但是量产后,发现磁饱和放大器的电感量在200uH到1.5mH之间变化,合格率很低,供应商也不清楚情况,据说是在绕制的时候采用的漆包线过粗,绕制用力过大,使非晶材料受力不均匀产生的,各位是否遇到过这种情况,现在不知道怎么办?
用细线绕啊!跟电感量没关系!
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LV.1
16
2004-06-11 19:09
@蓝黑
用细线绕啊!跟电感量没关系!
根什么没关系?
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12345
LV.6
17
2004-06-11 21:09
@
前段时间采用磁饱和放大器做了一个电源,输出为5V/10A,3.3V/10A,5V采用PWM控制,3.3V采用磁饱和放大器控制,制作样品时没什么问题,但是正式生产时却发现,供应商提供的磁饱和放大器很有问题,正常设计时为5T,在1V,1Hz的条件下测量,电感量在1.2mH左右,样品基本上没问题,但是量产后,发现磁饱和放大器的电感量在200uH到1.5mH之间变化,合格率很低,供应商也不清楚情况,据说是在绕制的时候采用的漆包线过粗,绕制用力过大,使非晶材料受力不均匀产生的,各位是否遇到过这种情况,现在不知道怎么办?
你用什么材了的环呀,一致性这么差,我以前用过铁基的,一致性不是很好,钴基的比较好
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12345
LV.6
18
2004-06-11 21:13
@
根什么没关系?
跟线径没有什么关系把
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蓝黑
LV.9
19
2004-06-11 21:57
@12345
跟线径没有什么关系把
我做了那么多来会有假?
    线粗了就会把环压坏
    和电感量无关
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LV.1
20
2004-06-14 17:50
@12345
你用什么材了的环呀,一致性这么差,我以前用过铁基的,一致性不是很好,钴基的比较好
供应商说是钴基的
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谎言
LV.1
21
2004-06-16 09:48
@
供应商说是钴基的
谁能上传一些磁放大的资本资料啊,再高深的东西也有基础知识吧
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xuelong
LV.3
22
2004-06-16 14:29
@谎言
谁能上传一些磁放大的资本资料啊,再高深的东西也有基础知识吧
我手里有一些相关资料!1087367316.doc
1087367348.doc1087367367.doc
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xuelong
LV.3
23
2004-06-16 15:56
@
前段时间采用磁饱和放大器做了一个电源,输出为5V/10A,3.3V/10A,5V采用PWM控制,3.3V采用磁饱和放大器控制,制作样品时没什么问题,但是正式生产时却发现,供应商提供的磁饱和放大器很有问题,正常设计时为5T,在1V,1Hz的条件下测量,电感量在1.2mH左右,样品基本上没问题,但是量产后,发现磁饱和放大器的电感量在200uH到1.5mH之间变化,合格率很低,供应商也不清楚情况,据说是在绕制的时候采用的漆包线过粗,绕制用力过大,使非晶材料受力不均匀产生的,各位是否遇到过这种情况,现在不知道怎么办?
你们做PC POWE?江西有一家做非晶的,航嘉的ATX电源就是用他们的!有邮箱?我把资料发给你.
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谎言
LV.1
24
2004-06-17 09:51
@xuelong
我手里有一些相关资料!1087367316.doc1087367348.doc1087367367.doc
顶~~给你加30分:)
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lingshe
LV.3
25
2004-06-23 16:44
@xuelong
你们做PCPOWE?江西有一家做非晶的,航嘉的ATX电源就是用他们的!有邮箱?我把资料发给你.
给我发一份好吗?lingshe@21cn.com  
谢了!
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LV.1
26
2004-06-23 20:22
@xuelong
你们做PCPOWE?江西有一家做非晶的,航嘉的ATX电源就是用他们的!有邮箱?我把资料发给你.
给我一份,zxh_ssc@hotmail.com,谢谢
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dxgung
LV.8
27
2004-07-28 11:29
@xuelong
我手里有一些相关资料!1087367316.doc1087367348.doc1087367367.doc
雖然我現在還不知道怎么用,還是很感謝!加20分.
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lingshe
LV.3
28
2004-07-28 15:47
@xuelong
你们做PCPOWE?江西有一家做非晶的,航嘉的ATX电源就是用他们的!有邮箱?我把资料发给你.
你知道航家的非晶铁心是在哪儿做的?
兄弟是做电脑电源的,正在寻找合适的非晶铁心,在3.3V磁放大电路中用!我用的是72kHZ.不知道有没有合适的厂家和俺联系!QQ:358513734
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lingshe
LV.3
29
2004-07-28 16:01
@
前段时间采用磁饱和放大器做了一个电源,输出为5V/10A,3.3V/10A,5V采用PWM控制,3.3V采用磁饱和放大器控制,制作样品时没什么问题,但是正式生产时却发现,供应商提供的磁饱和放大器很有问题,正常设计时为5T,在1V,1Hz的条件下测量,电感量在1.2mH左右,样品基本上没问题,但是量产后,发现磁饱和放大器的电感量在200uH到1.5mH之间变化,合格率很低,供应商也不清楚情况,据说是在绕制的时候采用的漆包线过粗,绕制用力过大,使非晶材料受力不均匀产生的,各位是否遇到过这种情况,现在不知道怎么办?
你的电源频率是多少?兄弟也用非晶铁心做3.3v的磁放大电源3.3v15A,72kHZ,你帮兄弟参考一下.
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power-wang
LV.6
30
2004-07-31 17:22
@xuelong
你们做PCPOWE?江西有一家做非晶的,航嘉的ATX电源就是用他们的!有邮箱?我把资料发给你.
在什么地方?怎么联系?
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shanghaiks
LV.1
31
2004-08-02 12:04
@lingshe
你的电源频率是多少?兄弟也用非晶铁心做3.3v的磁放大电源3.3v15A,72kHZ,你帮兄弟参考一下.
我公司主要是代理国外磁性材料的,CSC(铁硅铝、铁镍钼),AMOTECH,铁氧体,主要应用与开关电源,如PFC,储能电感,磁放大等,可提供相关资料,可联系shanghai01@blessing-china.com   song012@sohu.com
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