铁硅铝磁芯的优势

日期: 2024-06-08 09:16:12|浏览: 70|编号: 72578

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铁硅铝磁芯的优势

到底应该选择磁粉芯还是铁粉芯呢?相信很多工程师在设计开关电源方案时,经常会碰到这种铁硅铝镍磁粉芯。说到大功率电感磁芯的选择,磁芯、粉芯、铁硅铝、铁氧体之间的选择和比较是工程师经常讨论的问题。目前市面上大功率电感的磁芯选择还是比较多的,可供选择的电感材料有:铁硅铝(KoolMμ)、铁粉芯、铁硅(硅钢片)、间隙铁氧体、钼坡莫合金(MPP)、高磁通()。那么它们有什么特点,又适合什么样的应用呢?

核心数据比较

铁硅铝酸盐和空洞铁氧体

铁硅铝磁粉芯常用的两种材料是空洞铁氧体和铁硅铝磁粉芯。在软磁饱满度方面,空洞铁氧体必须设计在缓降曲线的安全区域内。铁硅铝磁粉芯设计在受控的缓降曲线范围内,这样才能提供最佳的容错特性,尤其是在高功率下。

磁通量比较方面,假设一个特定的50%减量设计点,KoolMμ的磁通量是气隙铁氧体的两倍多,这使得磁芯的尺寸可以减小35%。在设计过程中,磁芯的尺寸可以减小30%到35%。

柔软的丰满度曲线使得 FeSi 设计具有内在的容错能力,而空隙铁氧体则不具备。

铁氧体的磁通量会随着温度的变化而变化,而硅铁的磁通量则相对稳定,很多铁氧体供应商或厂家会给出25℃~100℃不同条件下产品材质的区别,而由于铝硅铁氧体材质和功能与气隙铁氧体不同,所以随着温度的变化,变化不会太大。

从边际损耗来看,铁硅铁芯不会产生边际损耗,而间隙氧化铁芯的边际损耗较大。磁芯中的间隙会随着温度的升高而使损耗增大。Kool Mμ 也有间隙,但这些间隙是均匀分布的,这对于大功率应用来说非常好。

关于尺寸与储能,从KoolMμ与MnZn铁氧体的LI2值对比可以看出,当尺寸为55mm时,用60μ来测试KoolMμ,从体积大小上看,KoolMμ的储能大约是MnZn铁氧体的两倍。当储能相同,LI2值相同时,KoolMμ的体积要小得多,这有效为设计师减少了设计规模。

间隙铁氧体也有很多优点。间隙铁氧体可以有非常高的有效磁导率μeff。铁氧体可以超过500,而铁硅目前仅限于μeff = 125。间隙铁氧体更适合一些低功耗设计。

铝硅铁粉芯及铁粉芯

开关稳压器电感除了接受直流偏置外,还有一定的交流电流,通常在10kHz~10kHz之间。这种交流电流会产生高频磁场,从而引起磁芯损耗,导致磁芯发热。在KoolMμ中这种情况减少了,因此电感效率更高,温度更低。

KoolMμ 的磁芯损耗低于铁粉芯,磁弹性问题接近于零,非常适合用于滤波电感中消除音频噪声。KoolMμ 的生产过程中不使用有机粘合剂,因此不存在热老化问题。所有 KoolMμ 磁芯均可在 200℃ 下连续工作,而铁粉芯则具有磁弹性。

和 FeSi

大型电感器中也使用特殊等级的硅铁叠片,通常为块状或条状。硅铁的优点是全磁通密度更高。通过适当的构造,铁硅形状(E、U、I 型芯)也可用于大型电感器。虽然硅铁具有更高的全磁通密度,但铁硅具有更多优点,例如柔软度更好、芯损耗非常低、温度稳定性好且成本更低。

硅铁块具有离散间隙,不同于 KoolMμ 的分布式间隙,因此随着电流的增加,饱满度出现得更快。KoolMμ 可以利用饱满度曲线来设计更小的电感器。

硅钢组件中使用的环氧树脂通常不能像KoolMμ一样在200°C下运行。

KoolMμ的成本比同等尺寸的硅钢低。

从铁损角度看,硅铁的铁损比硅钢片低很多,20μ与硅铁相比,在10kHz和50kHz频率下硅铁的磁损更为严重。

铁硅铝的特点及用途

KoolMμ是什么?简单来说,它是由铝硅铁组成的,具有非常高的Bmax(),磁芯损耗比铁粉芯低很多,磁通量高,磁弹性小(噪音小),是一种低成本的储能材料,没有热老化,可以替代铁粉芯,在高温下性能非常稳定。

总结一下的特点:成本合理,优于钼坡莫合金/高磁通及复合合金;损耗较低,优于铁粉芯;丰满度高,优于空气铁氧体;近零磁弹性,优于铁粉芯;无热老化现象,优于铁粉芯;柔软丰满,优于空气铁氧体和复合合金。

KoolMμ 具有六种磁导率(26μ、40μ、60μ、75μ、90μ 和 125μ)和三种形状,Ecore、Ucore 和。

的应用包括功率因数校正扼流圈、升压/降压调节器、直流输出电感器和再生变压器。

大规模KoolMμ用于大电流(功率)电感器、太阳能转换、UPS不间断电源系统、混合动力汽车、风能转换和其他大电流应用。

扁平型铁硅铝酸盐有两种选择,传统的方形和圆形。

圆形电感相对于方形电感来说有很多优点,可以减小因绕线而增加的整个电感的体积,在相同匝数的情况下可以减少绕线的长度,可以最小化DCR(直流电阻),减少铜损,从而减少使用铜线的成本,从而降低整个电感的绕线成本。

KoolMμ(扁平型)的特点包括适用于大电流设计、极低的漏磁通减少、更好的直流偏置特性、出色的散热和温度稳定性、高储能功能,并且可直接安装在PCB上。KoolMμ(扁平型)用于DC/DC转换器、大电流扼流圈和计算机中的中央处理器。

综上所述,选择磁芯时要注意四个问题:第一,选择合适的磁芯材料,KoolMμ、钼坡莫合金、高磁通、铁硅合金或者铁氧体;第二,选择合适的磁芯尺寸,包括形状、尺寸等;第三,选择时要注意绕线方面的考虑,比如电流密度、绕线长度和匝数等;第四,选择时要平衡性能和成本。

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