法拉第定律
空间回路
变化磁场
变化磁场在闭 合回路中产生
E 的感生电势
Ed (N) 变压器 dt
out V out
跟据法拉第定律:
Vindd(tNp(mLk)) m Lk Voutddt(Ns(m))
Vout n Ns
Vin
Np
变压器电流关系
楞次定律---变压器的电流关系
V out
sN sScor Io eu /lt 跟据楞次定律, ps N pS co Ir in e /l N sS co Ir oeu /lt
N p n Iout
Ns
Iin
可用作变压器的软磁材料
功率铁氧体
锰锌铁氧体(Mn-Zn Ferrite): 高频开关电源变压器 （40KHz-2MHz)
不同特性的铁氧体材质
常规的低频材料
飞磁的常规,高饱,低温和高温低频材料
常规的高频材料
高温 高饱
低温
常规3C96
TDK低频宽温材料PC95对比
常用铁心形状A
EE
EFD
RM
选择磁心的形状
ER,EC,ETD PQ
形状分 类 EE,ER, EC,ETD
EFD
PQ,RM
特点
常规铁心,价格 低廉,窗口面积 大,大功率时易 作安规. 平面化的EE类 铁心
名称:多股绞线，Litz线，李兹线 结构:多根同规格的漆包线制的绞线 规格:0.1xN,0.12xN,0.2xN等
常用导 线
名称:镀锡线，镀锡铜线 结构:圆铜线外镀锡 规格:0.2-1.0,常用作引脚,跳线,需要加绝 缘
可 用
镍锌铁氧体(Ni-Zn Ferrite):
高频开关电源变压器 （>2MHz)
作
变
压
器
的 磁 性
非晶，超微晶，纳米晶: 中低频开关电源变压器 （＜40KHz)
材
料
硅钢片
工频变压器
铁氧体材料的选择
选择磁性材料的关键点：
BH曲线 B Bm
Bac Bac
Bac
Ａ：磁心的饱和磁密 Ｂ：磁心的损耗 (储能与放能之差)
复
杂
常用导 线
名称:漆包线,电磁线 结构:圆铜线外覆绝缘漆 规格:0.04mm-1.0mm
名称:三层绝缘线 结构:圆铜线外覆三层绝缘膜,耐压<3000Vac 规格:0.2mm-1.0mm
名称:铜箔,铜皮 结构:纯铜薄片,使用时需加绝缘 规格:厚0.025,0.05mm常用作屏蔽层
厚>0.05mm 常用作绕组导线
磁损曲线
H Hdc=0 HdcHdc
一三相限:Full bridge 一相限:forward
DC Bias:flyback
单位体积磁损公式： PcvCmBaxcfsyCT
材料的损耗指标:固定Pcv时的FxB公式
F*B( Pcv CmCT f
)1/x
yx
不同铁氧体的使用频率
P th rN pA eIp(fB ) f .B: Material performance factor
楞次定律 导体
变化磁场
变化磁场在闭合回路中 产生的感生电流
i
描述:闭合回路中感应电流的方向，总
是使得它所激发的磁场来”阻碍”引起感 应电流的磁通量的变化
磁通不能突变
感生电流所产生的磁场
I in
实际通过闭合回路的磁场
m I out
应用:通常变压器的电流决定于负载
IoutPou/tVout
V in
Lk
窗口面积较ＥＥ 类的小，而Ae 较ＥＥ类的大，
适用情况
小功率的辅助电源， 大功率电源， 应用于功率密度较低 的场合
应用情况同上，应用 于功率密度较低，且 要求Low Profile，表 贴或沉降式结构
应用于高功率密度的 条件． 也适于作输出电感或 ＰＦＣ电感 窗口开口较小，不适 合作很多路输出变压 器
常用铁心形状B
PJ
选择磁心的形状
EQ
Planar EE
形状分类 PJ EQ Planar EE
特点
ＰＯＴ Core的改进版，Ae大窗口小，磁 屏蔽效果好；高度较矮
ＰＪ，ＰＱ的改进版，窗口条件比PJ好， 高度和Ae比ＰＱ好；磁屏蔽效果不如PJ
低高度，Ae大，窗口小；中柱长宽比大， 不适于绕线
适用情况 用于高功率密度且对高度有一定要求的变压器设计；不适 合飞线，不适合使用Margin tape做安规
应用于ＰＣＢ绕组等预制好的绕组的变压器和电感器
磁心的选择
磁性材料的选择依据 1.工作频率范围 2.饱和磁密大小
磁心形状的选择依据 1.功率密度的要求 2.成品高度的限制 3.绕组的多少 4.线包的引出线形式
Simple
绕组的结构
Sandwich
Interleaving
漏
感
减
小
交
流
损
耗
减
小
隔
离
结
构
Delta Confidential
變壓器設計與材料選擇
目录
• 变压器的结构和组成 • 变压器的设计
变压器的结构和组成
变压器
励磁磁通 漏磁磁通
原边绕组
I in V in
m I out
导磁回路(磁心)
Lk
V out
副边绕组
一次侧
1.改变电压 2.隔离电路
二次侧
绕组的电压关系
法拉第定律: 交变磁场中的电动势:
f*B(HzT) f*B (HzT)
50000
5000 0
EPCOS
Pcv=500 kw/m3
Pcv=300 kw/m3
32000HzT
22000HzT
Pcv=100 kw/m3
N49
N97
50000 40000
10000
f(kHz)
1000
0
Ferroxcube
Pcv=500 kw/m3
35000HzT
一般情况下
fs<150KHz,Bmax取决于Bs,
假设fs=100KHz,取Bs的80%为基准, 材质3C96 ,Bmax=0.5*80%*Bs=136mT
fs>300KHz, Bmax取决磁损
假设频率fs=400KHz, 取单位磁损为300mw/cc,材质N49, Bmax=32000HzT/400KHz=80mT fs在150K至300K之间时, Bs和Pcv都考虑,取其小值. 假设频率fs=200KHz, 材料3C96,Pcv<300mw/cc B1=0.5*80%*Bs=136mT;B2=28000HzT/200KHz=140mT, 取B1和B2中的小值作为Bmax=136mT
Pcv=300 kw/m3
3C96
Pcv=100 kw/m3 23000HzT
3F35
3F4
T=100℃
200
f(kHz)
2000
f .B: 表现一个材料在一个频率下所能通过的B的能力
A.频率提高, 磁能材料能够通过功率的能力提高 B.频率提高到一定程度,会有一个更好的高频材料来接替
磁心的选择
磁心的Bmax的选择方法