软磁相框
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软磁包括硅钢片和 软磁铁芯；硬磁包括 铝镍钴、钐钴、铁氧 体和钕铁硼，这其中， 最贵的是钐钴磁钢， 最便宜的是铁氧体磁 钢，性能最高的是钕 铁硼磁钢，但是性能 最稳定，温度系数最 好的是铝镍钴磁钢， 用户可以根据不同的 需求选择不同的硬磁 产品。 返回
开关电源中的磁性材料
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开关电源中的磁性材料
• • • • 引言 开关电源中磁性元件与磁性材料的关系 磁性材料的分类 不同磁性材料的性能及应用
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目前，航天与空间技术、计算机与通信技 术中，开关电源的应用较为广泛，逐渐占据 了主要位置，它具有功率小，效率高 （70~90%），稳压范围宽及体积小，重量 轻等特点。开关电源中的磁性元件是决定电 源效率，品质的关键因素。
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开关电源电路中用到的磁性材料种类 很多，有铁氧体，磁粉芯，合金带（或 片），非晶态，超微晶软磁材料。合理 选用不同的软磁材料，是优化设计的重 要途径。几种磁性材料特性做大致比较 见下表：
超微晶
高频损 耗 磁导率 矩形比 饱和磁 低 高 较高 高
非晶态
低 一般 高 高
非晶态软磁材料，这里介绍两种 首钢冶金研究所磁芯，AI恒导磁铁 基非晶，以AI-50（带有间隙）为代 表，具有高饱和磁感、高线性磁导 率、低高频损耗、良好的频率特性 和温度稳定性。适用于高频滤波扼 流圈、差模滤波器。另一种非晶态 软磁材料是CA钻基非晶，以CA-L为 代表的高频低损耗磁芯，适用于高 频开关变压器。 17
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金属磁粉芯与磁性材料，由于金 属软磁粉末被绝缘体包围，形成分散 气隙，因而大大降低了金属软磁材料 的高频涡流损耗，使磁粉芯具有抗饱 和特性和宽的频率响应，适合于制作 谐振电感，功率因数校正电感、输出 滤波电感、EMI抗干扰电感。 其特点：饱和磁感应强度高，能工 作于大电流下，性能稳定可靠，磁导 率具有优异的频率特性，线性温度系 数，环形结构具有极低的电磁辐射， 15 机械强度大，可直接绕较粗的漆包线，
它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐 排列。
剩余磁感应强度：是磁滞回线上的特征参
数，H回到0时的B值 。
磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与
H的比值，该数值与器件工作状态密切相关。
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居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度
升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消 失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。 它确定了磁性器件工作的上限温度。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率 μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导 率μp。
Байду номын сангаас
铁氧体
低 一般 低 低
磁芯粉
一般 低 高 较高
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硅钢 金
高
低
低
高
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磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其 合金等组成的能够直接或间接产生磁性的物质. 磁性材料从材 质和结构上讲， 分为“金属及 合金磁性材料” 和“铁氧体磁 性材料”两大 类，铁氧体磁 性材料又分为 多晶结构和单 晶结构材料。
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磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的， 在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁 感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁 化曲线。
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2. 软磁材料的常用磁性能参数
饱和磁感应强度：其大小取决于材料的成分，
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超微晶软磁材料，首钢冶金研究所 的铁基超微晶磁芯已应用在航天电源产 品中，FUM低损耗类，具有高频损耗低 高饱和磁感用强度，低矫顽力的特性， 工作频率在1-300KHz；适用于高频变换 器、逆变器、开关变压器。FUZ高矩形 比类，具有高饱和、高导磁率、高矩形 比的特性，适用于高频磁放大器，磁开 关尖峰抑制器。FUL低剩磁类，具有高 脉冲磁导率、低损耗、低剩磁的特性， 适用于单极性脉冲变压器，开关电源、 16 斩波器。 本 活 动 奖 品 由 Q 衣 族 提 供
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铁氧体磁性的主要特点是电阻率远大 于金属材料，这抑制了涡流的产生，是铁 氧体磁性能应用于高频领域。按配方把高 纯粉状的氧化物混合均匀，在经过煅烧， 粉碎，造粒，模压成型，在高温（10001400℃下烧结而成）低损耗FP系列磁芯 适用于开关电源中DC/DC变换器的主变压 器和输出平滑滤波扼流圈；高磁导率FH 系列磁芯适用于开关电源中脉冲变压器和 噪声滤波电感。
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从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、 永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种 类。 磁性材料从形态上讲。包括粉体材料、液体 返回 材料、块体材料 、薄膜材料等。
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磁性材料现在主要分两大类，一类是软磁，一类 是硬磁；
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在我们的日常生活中， 磁性材料也是无处 在．以汽车为例， 从启动机到电动车窗、 雨刷器等等，一辆汽 车要用数十个大大小 小的电动机，而要制 造电动机，需要大量 的永磁材料作为定子、 软磁材料作为转子；
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开关电源中用到的磁性元件有高频扼 流圈，开关变压器，磁性放大器，脉冲变 压器，过滤电感等，这些磁性元件所选用 磁芯材料直接影响着开关电源的效率和性 能。开关变压器是开关电源的核心元件之 一，选择合适的磁性材料是开关变压器设 计的关键对应不同工作状态的开关电源变 压器，由于磁芯工作在磁化曲线的不同区 域，应选用相应特征的磁性材料。开关变 压器的主要目标是提高效率，降低损耗， 而磁芯的损耗主要由于磁滞损耗和涡流损 耗造成。 5