记得很久前看到 过一个“燕子”的自制 的文件,因此想把自己的一些东西拿上来,但是,我是没有时间制作那么精良的 PS 的文件的,而且,自己的翻译几乎都是急就章 的,翻译肯定不准确,只是为了自己方便一点,就 存档了.很多是不完全的,有头无尾的 多,但还是愿意拿出来 分享的. 也好就教于 方家.
下面这个是 Magnetics 的一个文件,原文他们网站上有, 好像是 CG 里面的. 而且这个也是不完全的.后面的一些问题后来就没有翻的. 之后有时间会附在后面的 .
之后,有时间会把一些TI 和fairchild 和IR 的一些 应用文章 弄上来的, 大多是关于 磁性材料或 flyback ,forward 之类的变压器的. 不过很多是自己一时的产物,肯定谈不上翻译,只是对照搬过来而已. 方便一点自己的理解.
1, 问题:如何测定AL值? 为什么测定要在 5 gauss 的条件下进行?
回答:电感是使用不同的电压和频率的桥 来测定的.而磁通密度应该在小于10 Guass(1mT)的条件下.磁一般是单层绕组以一定的匝数紧密地缠绕在芯表面上测定的.
在低guass情况下测定是十分重要的.磁材料特性在高驱动的时候变化是很大的.因为所给定磁芯的应用不同,因此对于厂商来说, 就要给出一个低态的标称测定特性以保障不同要求下的使用.
关于这个问题的详细内容,请参考 Magnetics Brochure MMPA SFG
2, 问题:为什么磁芯 和磁铁不一样?
永久磁铁是硬磁材料,也即其磁性几乎是恒定的,不随外部条件(普通)变化的.其磁性是由厂商生产的时候就圈定了的. 而磁芯是“软糍”材料,其B-H 是曲线变化的.(硬磁材料的B-H是一个点). 所以可以用于绕制绕组, 以制作电感或变压器等.(Magnetics (厂商)不提供永磁铁的产品)
3, 问题:磁芯的有效参数一般有哪些?
磁芯,特别是铁氧体材料,其几何尺寸等多种多样.为满足各种不同的设计的要求,磁芯的尺寸也是为了适合最优化要求而计算的.这些现有磁芯参数,包括诸如 磁路径,有效面积,和有效体积等物理参数等.具体的内容,请参阅相关手册,如Magnetics的 MMPA SFG等.
4, 问题:Magnetics是如何测量绝缘性能以及如何保证其绝缘?
磁芯制作后要使用将两个加以一定压力后网状线垫 分置于两端的方式测定其击穿电压值.其间,所加压力是 10psi, 仿真绕线压力.这个试验使用的是60 Hz 的有效电压值.查询绕组产品手册目录以获取相应 磁芯和它们的保证的击穿电压.用户应该十分注意他们的实际使用绕组数,特别是当使用较大绕线压力时,可能发生机械变形, 这样,就有可能改变磁芯的击穿电压值; 超过压力限度可能损坏磁芯外层防护, 致使其击穿电压降低.
5, 问题:为什么角圆半径对绕线来说十分重要?
角半径之所以重要的是因为如果磁芯的边缘过于锋利的话,就有可能在精确严密绕制过程中划破线的绝缘.Magnetics 十分注意保证磁芯的边缘圆滑.铁氧体 磁芯制作模具是有一定的标准圆度半径的.而且这些磁芯是经过打磨和去除毛刺处理的,以减少其边缘的锋利.另外,大多磁芯经过油漆或覆盖以不仅使其角钝化,更使得其绕线面光滑.粉芯则具有一面是压力半径, 另一面是去除毛刺处理的半圆.对于铁氧体材料,则额外的提供一个边缘覆盖.
6, 问题:哪种类型的磁芯适合制作变压器?哪些类型的适合制作电感?
回答: 满足变压器需要的磁芯应该具备一方面具有较高的磁感应强度,另一方面保持其温升在一定限度之内.Strip (带)材料应该具有较高的感应强度而通常应用于20KHz以下的情况内.对于20KHz以上的情况,统一体材料可以满足要求,因为其在较高频率的情况下具有较低的磁芯损耗(较低的温升).
对于电感来说,磁芯应该有一定的气隙以保证其在较高dc 或ac 驱动情况下有一定的磁导率水平.铁氧体和带 芯 都可以开气隙处理.粉芯具有其自带的气隙.
Magnetics 的APB-2 和CG-02 手册可供参阅.
7, 问题:为什么AL 值一般只是 在铁粉芯 和铁氧芯等提供,而带芯(TapeCore)没有?
回答:带绕磁芯一般应用于变压器或方环中,这样,AL 没有什么意义.其期望的特性指标是高磁通密度,低磁芯损耗以及在某些情况下高 方形的 B-H环曲线形式.在方环B-H曲线的材料 使用于 带绕磁芯中,其磁导率的变化当环 被横断的时候是范围很宽的; 这不能得到连续和重复的电感值. 方环材料通常用于开关等场合的应用中.在圆环B-H 环曲线的材料来说,比如铁氧体和粉芯,其磁导率是比较恒定的.AL 作为低驱动情况下的磁导率的测度值,因为这时圆环 材料的磁导率相对稳定的.
8, 问题:什么样的磁芯最好?
回答:应该说, 对于这个问题没有什么答案的.因为磁芯的选择是依据应用场合和应用频率等确定的.任何材料的选择都还有市场等因素的考虑.比如,某些材料可以保证其温升较小,但是其价格昂贵,这样,当选择材料以针对较高的温升的时候,就有可能选择较大的尺寸但较低价格的材料以完成这样的工作.所以,所谓最好的材料的选择要首先针对你的电感或变压器的应用要求.从这点上来说,其运行频率和造价等就是重要因素了. 不同材料的优化选择是依据开关频率,温升,以及磁通密度等确定的.当确定了磁芯的选择类型后,建议你可以尝试不同的规格以适应设计要求, 然后最终选定一种以满足需要. 关于更具体的内容,请参阅 Magnetics 的APB-2 , CG-02 , PS-01 或FC-S1 等手册.
9, 问题:如何使磁芯退磁?
其方法是给 磁芯 加以60Hz 交流电(Magnetic是美国公司)使得其开始的驱动电流 足以使其 在正负 端均能够饱和,然后逐渐缓慢降低驱动水平重复进行几次知道其降低到0 为止.这就将使得其保有点还原回 原来的 初始态.
10, 问题:磁芯温度高于居里点时, 会发生什么现象?
回答: 所谓居里温度就是当材料在此温度时,其将失去所有的磁特性.高于这个温度时,磁芯将不能使用.实际上,很多磁芯都有绝缘抛光等, 这些一般会在低于居里点很多的温度的时候就已经基本损坏了.关于这些,应该查询手册以确定其绝缘材的温度限制.
带绕 磁芯没有绝缘隔离防护, 所以其即便达到居里温度后也可以当温度降低之后恢复其磁特性. 一般带绕磁芯具有很高的居里点( >450 OC) , 这样这些材料有可能在达到居里温度之前就 已经遭受 氧化损害了.Manganese-Zinc 铁氧体,将没有什么影响,除非有绝缘敷料.这是因为铁氧体的居里温度比较低,一般仅120OC – 250OC. 这个温度还不足以改变诸如陶瓷材料的结构.通常,磁芯的磁特性在温度降低到 居里点之后可以恢复,只要不是很长时间 以致材料被氧化了.
11, 问题:对于你使用的磁芯,其最大频率(开关)是多少?
回答:首先,这取决于所选材料.带绕磁芯通常具有较低于铁氧体的运行频率.这是因为其阻抗较低,结果会有较高的涡流以及较高的磁芯损耗.其带越薄,则运行频率就可以越高.另一方面,磁芯损耗取决于设计的运行磁通密度;所以,降低磁通密度, 就可以提高 工作频率.通常于功率磁芯而言,其一定驱动限制下的材料的饱和磁通密度并不是设计频率的局限,而其最大的损耗容限往往决定了运行频率.
请参阅Magnetics 的目录以获取相关于磁芯损耗的频率和磁通密度资料.
12, 问题:单层绕线优点?
回答:单层绕组比较容易. 而且, 其分布电容也最小;可以适应最大的频率响应.而铜损温升也可以最小化.对于通用扼流圈来说,在相对的绕组间保持对称 比较容易.
13, 问题:什么是双(股)线绕组?
回答: 双股绕线,一般也叫绞股线.这样的双线绕于磁芯或骨架之后得到两个相等的并联的绕组, 以取代较大的单股绕组.
14, 问题:不同磁芯材料的相对比较价格是什么?
回答:
15, 问题:什么是B-H(迟滞)环?
回答:其用来定义磁材料的磁通密度,矫顽力,磁芯饱和要求的驱动值,以及磁导率等等.B-H环随同频率和驱动水平变化而改变.而某种材料的频率响应和激励水平(电流,电压)对于其适合需要和特别应用而言是十分重要的.关于这些,请参考相关的手册和产品目录.
16, 问题:设置空气隙的作用?
回答:插入磁芯一个气隙后,可以修改或叫剪切 B-H环,以使之可以适用于较高的H情况下,以保证磁芯不至于过早进入饱和状态.因为, 一当磁芯饱和,其磁导率显著降低,所以, 对于若干的应用来说, 比如电感等,就期望减缓其饱和.空气隙就是具有这种控制作用.
17, 问题:什么是磁弹性(磁致伸缩)?
回答:磁材料磁化之后,将会有一个小的几何尺寸的变化发生.这个变化的尺寸应该是百万分之几的水平,这就叫磁致伸缩. 对一些应用,比如超声波发生器,来说,其使用了这个特性的 优点以通过磁激励的磁致伸缩获得机械变形.而在其他一些应用中, 工作于可闻声频范围的时候,就会有一种啸叫的噪声出现.因此,低磁缩材料可以应用于这种情况.
18, 问题:什么是磁不匹配(disaccommodation)?
回答:这种现象发生于铁氧体中,其表现为当磁芯消磁以后出现的磁导率下降. 这种退磁可以出现在运行温度高于居里点温度之后,应用逐渐减小幅度的交流电 或者机械振动等. 这种现象中,磁导率先增加到其原始水平,然后就指数化地迅速降低.如果没有特别条件为应用所期望,那么磁导率的变化将很小,因为很多的变化在制作后的几个月内会有出现变化.高温加速了这种磁导率的降低.磁不协调在每次成功退磁后将重复出现,所以, 与老化不同.
19, 问题:为什么铁氧体绕组的电感会在绕制和封装后降低?
回答:铁氧体材料易于受机械压力等影响,在绕组过程和封装时将都会产生压力.磁导率越高的材料,所受影响越大. 建议采取的方法是:1)绕制后,应焙烧或高温处理. 2)应该给封装留有一定的空隙或使用一些诸如沙子或云母粉的填充.3)加一些带状衬垫,4)加一些硅酯类软体.
20, 问题:为什么有气隙结构的磁芯损耗实际值一般会大于计算值?
回答:因为我们计算磁芯损耗时,一般总有一个假定是:磁芯的结构是均匀的. 而实际上,当把两个磁芯对半粘接在一起的时候,在其粘接表面处,总有或多或少的漏电感存在.这些漏电感和气隙损耗一起构成总损耗成分.气隙损耗是由磁芯的磁通密度以及由绕组中的产生的涡流等来决定.当磁芯开有气隙时,气隙损耗将成倍增长.另外,因为很多磁芯的截面上并不是完全一致的,这样,在某小部分上就由于其具有较其它部分高的磁通密度而成为热源,所以,致使这些部分的损耗较高于平均值了.
21, 问题:nickel-zinc(镍-锌) 和 manganese-zinc(锰-锌)铁氧体的不同是什么?
回答:MnZn材料的磁导率较高,而NiZn材料的磁导率较低.故MnZn铁氧体一般用于5MHz以下的场合,而NiZn 可用于2Mhz以上的应用中.
22, 问题:功率材料中, 磁导率有多么重要?
回答:磁导率是磁通密度B 和驱动水平H(强度)的比值.功率材料通常用于高频变压器中. 一般来说,其重要的特性指标是要求较高的磁通密度和较小的磁芯损耗.磁导率相应的说是不是那么重要的,因为其变化范围一般超出工作磁通的范围的.
23, 问题:为什么手册中只是给出AL 的最小值?
回答:磁导率和AL 随H变化而改变.对于 功率应用来说,不必给AL 一个最大值的限制.而最小值的AL 可以表示其最大的激励电流的情况.
24, 问题:如何知道何种铁氧体(骨架等)硬件适合你的磁芯?
回答:一般磁芯是有制作标准的, 为整个工业领域所接受.一般选择时 可以有一定的临界尺寸容许度. 通常,硬件(骨架等)适应不是问题的.当然,最安全的是,如果可能得话,你应该从同一厂家购买 硬件 和磁芯.
25, 问题:可否得到更紧密配合的铁氧体?
回答:在磁芯烧制过程中,各个部分最终收缩到一定的尺寸.不同的材料和不同的烧制方法使得其结果收缩的略有不同,一般会有约10-20% 的差异( 最后处理后,大概有1-4% 的差异). 这时候一些磁芯的几何尺寸还不是十分配合.然后可以经过机械处理, 之后,就应该可以很好地满足需要了.
26, 问题: 我可以定制 符合自己特定需要的铁氧体(磁芯)尺寸和材料么?
回答:可以由用户定制制作.Magnetics 提供,500个以上的可以帮助机械特别处理.而20,000以上的可以用户自选模具.可以根据用户需要而调整 现有的磁芯高度可以减少机械和工具的成本.
27, 问题:铁氧体合适的夹紧压力是多少?
回答:一般来说,建议磁心结合表面压力为700kg/m2( 100PSI) . 对于特殊要求的RM, PQ, EP以及Pot(罐)芯等可以查询Magnetics的手册.
28, 问题: 有没有“最好”的磁芯形状?
回答:可以说没有.因为磁芯的形状依赖于应用,形状限制,温度限制,绕组容量,组装,以及其它若干的因子影响;这就意味着,选择某种磁芯的时候,应该考虑各方面的“妥协”. 有了某应用之后, 可以参考若干厂家的手册,以选择对于自己“最”合适的.
29, 问题:为什么要磨平铁氧体磁芯?
回答:抹平磁芯两半的表面是由于其表面在烧制后并不是十分配合的.这种磨平处理,对于减小原始气隙损耗 以获得优化的电感是十分重要的.
30, 问题:为什么要进行抛光处理?什么是面抛光?
回答:抛光可以认为是 上面磨平处理 的进一步工序.其目的也是 进一步降低可能的气隙损耗. 通常的所谓“磨平”处理后的表面光洁度 为25 micro-inchs, 而“抛光”后的表面光洁度可达到 5 micro-inchs(.127 microns) . 没有 规则测定要求表面抛光等处理,但是 通过对AL 的测定可以 得知.
31, 问题:为什么铁氧体的缝隙允许度不能总是+-3%?
回答:
32, 问题:如何粘合铁氧体磁芯?
33, 问题:为什么铁氧体绕组的AL 公差比粉芯的容许度大?
34, 问题:可否要求铁氧体磁芯绕组的电公差更严密?
35, 问题:什么是Magnetics(厂商)特定的铁氧体绕组的过绕?
36, 问题:铁氧体磁芯的聚酯 和尼龙绝缘有什么不同?
37, 问题:对于铁氧体来说,其他绝缘隔离材料的开应用性是什么?
38, 问题:如何确定合适的磁芯?
39, 问题:Magnetics(厂商) 是否会提供各种不同高度的粉芯和铁氧体芯?
40, 问题:对于粉芯,为什么实际电感总是和计算的有出入?
41, 一些转换
Oersted(奥斯特) * 2.0213 = A-t(安-匝)/inch
Oersteds * 0.79577 = A-T/ cm
Oersteds * 79.577 = A-T/m
Ampere-Turns/cm * 1.2566 = Oerstes
Gauss * 10-4 = Teslas
Micro-inches *0．0254 ＝microns
