聊聊磁性材料与变压器那点事

本文摘要：磁性材料以及变压器的设计，主要说道三种，一是硅钢片包含的工频变压器，一种铁硅铝铁粉芯磁环，还有一种是锰锌镍锌材料包含的磁环。三种应用于有所不同场合，其中硅钢片主要用作工频变压器，因为U值在1.5K附近，高，Bsat值大，约1.5T，因此抗磁饱和状态强度。铁硅铝铁粉芯材料U值低，一般在百附近，B值比较硅钢片小，但是于多漏材料（锰芯镍锌）大很多，主要用作直流分量大的场合。 比如用作BUCK倒数电流电路。

磁性材料以及变压器的设计，主要说道三种，一是硅钢片包含的工频变压器，一种铁硅铝铁粉芯磁环，还有一种是锰锌镍锌材料包含的磁环。三种应用于有所不同场合，其中硅钢片主要用作工频变压器，因为U值在1.5K附近，高，Bsat值大，约1.5T，因此抗磁饱和状态强度。铁硅铝铁粉芯材料U值低，一般在百附近，B值比较硅钢片小，但是于多漏材料（锰芯镍锌）大很多，主要用作直流分量大的场合。

比如用作BUCK倒数电流电路。而锰芯镍锌磁导率很高，最低最达10K，因此耦合性很好，主要用作小信号耦合传输。比如驱动信号以及电压电流取样。

这种材料主要绕行几匝就能满足感量拒绝以及适合的鼓舞电流。　　说道说道变压器的设计　　首先我们告诉变压器是一个鼓舞电感和理想变压器包含，当然还有首度级漏感。但我们可以再行假设漏感忽视不记。

那么变压器主要参数就是鼓舞电流和匝数了，也就是磁动势。这必要和B值有关。其他条件恒定下，NI越大，B值越大，就越更容易磁饱和状态。那么好了，现在辩论下NI值怎么所取才能让B值处在一个安全性的范围内。

　　坚信大家告诉B=UH，这是定义出来的，U就是磁导率，就是B与H的比值，U不是常数，但是在小H下B与H成线性关系（一般材料）,而H=KNI，K是比例常数，N是匝数，I是鼓舞电流。那好了，如果要增大B值就得增大NI乘积（同一磁环）。鼓舞电流I是和电感量成反比的。

如果减小电感量则鼓舞流不会上升，但是N就得减小，否则电感量如何下降。我们告诉电感量又和N^2成正比,LN*N?。而U=LI/T,把L值代进来得UN*N??I/T。

所以　　B=H=kNI=k(NUT)/(N^2*)=KUT/N　　由此式由此可知B1/N。所以减小N就能增大B值，所以理论上我们最差让N值无穷大，这样B不更容易饱和状态，但是实际情况总有个度,首先就是我们的变压器功率。　　因为我们总要输入一定功率，否则变压器就丧失了起到。

既然要输出功率那么认同有一的电流过绕线，若获得很粗，则线压降相当大，线损相当大。若线获得粗则磁环大小容许，无法绕下那么多绕线，所以匝数就受限。

除非减小磁环。当然我们不必要所取B值太小，否则磁环利用率较低，所以我们要取个均衡值。　　因此变压器设计首先考虑到功率输入，然后确认必须多大的导线。

线径确认后就开始自由选择磁环大小。根据磁环大小来获得一个适合的L值，在该值下求出I，然后除以N，看否远超过B值，若远超过则减小N，直到B值在一定范围内，假如线绕行不出则换回体积更大的磁环。下面检验为什么不减小导率增加N以用小体积磁环获得大功率输入。　　同一磁环有所不同N下B值趋势：　　由上面推论告诉B1/B2=N2/N1。

所以减小一倍匝数，则B值增加一半。　　①完全相同形状L完全相同Ur有所不同下。

首先L值恒定，因此I值也恒定。高值下必定得增加N值以维持L恒定，所以由LN^2*闻，　　N1^2*1=N2^2*2，　　所以1/2=（N2/N1）^2。　　所以N2=(1/2)*N1。

　　由B=KH得（K是比例常数，由磁环形状要求），当形状一样时K完全相同。B2/B1=(2/1)。

所以值减小两倍则B值减小2倍。所以虽然减小值能增大N，但是代价的代价确实是B值更为渐趋饱和状态。　　对于BUCK电路，磁环上的绕线纯粹是当作电感，所以流到多少就是多少鼓舞电流。

因此BUCK电路一般很少用低磁导率的磁环，而且假如有直流分量的话最差用铁硅铝或粉芯，首先他们磁导率较低，第二B值大，不更容易磁饱和状态。第三工作频率能上几十KHZ。

又因为硅钢片不合适高频，所以BUCK很少用于硅钢片做到磁环。　　总结一下　　能减小N尽可能减小N，能用低值尽可能用低值。前提是确保耦合性好。同一磁环减小N则增加B，有所不同磁环完全相同L，值大，则B值大。

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