磁性材料和磁路及磁路基本定律1

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1、磁性材料及磁路重点在于软磁材料磁性材料1高频功率电子电路中离不开磁性材料。磁性材料主要用于电路中的变压器、扼流圈(包括谐振电感器)中。Load磁性材料2磁性材料(Magneticmaterials)有个磁饱和问题。如果磁路饱和，会导致变压器电量传递畸变，使得电感器电感量减小等。对于电源来说，有效电感量的减小，电源输出纹波将增加，并且通过开关管的峰值电流将增加。这样可能使得开关管的工作点超出安全工作区，从而造成开关管寿命的缩短或损坏。磁性材料的另一个问题就是居里点温度(CurieTemperature)。在这一温度下，材料的磁特性会发

2、生急剧变化。特别是该材料会从强磁物质变成顺磁性物质，即磁导率迅速减小几个数量级。实际上，它几乎转变为和空气磁芯等效。一些铁淦氧(ferrites)的居里点可以低到130oC左右。因此一定要注意磁性材料的工作温度。本章中两个重要问题简单的说就是两个问题：1.饱和——引起电感量减小2.居里温度——磁导率减小磁性材料3磁化曲线磁性材料4开关电源技术——tqzheng@china.comBMagneticFluxDensity（磁通密度[磁感应强度]）BsSaturationFluxDensity（饱和磁密）BrRemanence（剩磁）H

3、magneticFieldStrength（磁场强度）HcCoerciveForce（矫顽力）iInitialPermeability（初始磁导率）a(max)MaximumAmplitudePermeabilityFig1TypicalBvsHLoop在退磁曲线中,B与H之积,在某一点处达到最大值,通常记作(BH)m,叫最大磁能积.磁滞回线磁性材料磁性材料5磁性材料6基本定律1、安培环路定律2、电磁感应定律（法拉第+楞次）磁性材料7磁芯损耗磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗磁性材料8开关电源技术——tqzheng@china.com

4、磁滞损耗PhTheareaenclosedbythehysteresisloopisameasureofhysteresislosspercycle.磁性材料9涡流损耗Pe磁性材料10剩余损耗Pc由于磁化弛豫效应或磁性滞后效应引起的损耗。所谓弛豫是指在磁化或反磁化的过程中，磁化状态并不是随磁化强度的变化而立即变化到它的最终状态，而是需要一个过程，这个‘时间效应’便是引起剩余损耗的原因。磁性材料11铜损磁性器件绕组的电阻的直流铜耗影响磁性器件的总损耗、温升和效率、体积所以绕组导线的直径不能取得过小磁性材料12高频下的磁化曲线B和H之间

5、就存在相位差，即时间效应。交流磁场中曲线面积比直流磁场的曲线面积大，且形状和大小也与磁场的变化频率有关。磁性材料13磁性材料磁性材料14开关电源技术——tqzheng@china.com磁性材料的划分(classifications)B=0的磁场强度(magneticfieldstrength)称为矫顽力Hc(coerciveforce).矫顽力是划分软磁,永磁,半硬磁材料的一个依据.磁性材料软磁性材料Hc<1—10Oe永磁性材料Hc=102—104Oe半硬磁材料Hc=20—300Oe磁性材料磁性材料15硬磁性材料(magnetic

6、allyhardmaterial)硬磁材料是指那些经过饱和磁化后，即使去掉外部磁化磁场，材料中的剩磁仍能长时间地保持磁化状态，并在周围空间产生长久不变的磁场。硬磁材料具有强大的矫顽力和宽大的磁滞特性曲线。它的主要性能指标是剩磁(remanence)Br(T)矫顽力(coerciveforce)Hc(A／m)最大磁能积(BH)max。磁性材料磁性材料16硬磁性材料(magneticallyhardmaterial)1.塑性变形硬磁材料2.铸造铝镍钴系硬磁材料3.粉末烧结铝镍钴系硬磁材料4.稀土钴系硬磁材料5.钕铁硼合金6.硬磁铁氧体碳

7、钢,钨钢,铬钢等永磁钢;铁钴钢,铁铬钢等合金钢用于罗盘仪,里程表等仪表中.磁电式仪表,永磁电机,扬声器中小型仪表,继电器,微电机等传感器,助听器,电子聚焦装置,磁推轴承,力矩电机等(BH)max能达到248--288kJ/m3,但居里温度低(312oC).主要用于核磁共振,磁悬浮列车等.微波器件,磁力选矿机,磁分离器等,精度不高的场合.磁性材料磁性材料17在开关电源中的应用在开关电源中,为减少直流滤波电感的体积，有时用永磁－硬磁材料产生恒定磁场抵消直流偏置。磁性材料18软磁性材料(magneticallysoftmaterial)软

8、磁材料是指那些插入通电绕组中，材料被磁化，使绕组周围的磁场大大加强，而一旦去掉外部磁化电流，材料本身的磁性就非常小。软磁材料具有小的矫顽力(coerciveforce)和高的初始磁导率(initialpermeability)。它在电