一文让你看懂电感磁芯材料
1. 核心材料
基本概念
用户界面值
磁芯的初始磁导率表示材料容纳和传导磁力线的能力。（ui=B/H）
AL值：电感系数。表示CORE成品帮助线圈产生电感的能力。其值等于单圈电感值，单位为nH/N2。
磁滞回线：1：BH（磁滞曲线）
Bms：饱和磁通密度，表示材料在磁化过程中磁通密度趋于饱和状态的物理量。磁感应强度的单位为特斯拉=104高斯。
我们慢慢地给铁芯材料加电流，磁通密度（磁感应强度）就会增加，当电流加到一定程度时，我们会发现磁通密度会非常缓慢地增加，并趋近于一条渐近线，趋近于这条渐近线的时候，此时的磁通密度就叫做饱和磁通密度（Bms）。
Bms高：表示相同的磁通量需要较小的截面积，磁性元件小。
Brms：剩余磁通密度，也叫剩余磁通密度，表示材料磁化过程完成后，外磁场消失，但在材料内部仍有少量磁力线的强度。
Hms：能使材料达到磁饱和状态的最小外磁场强度，单位：A/m=104/2π。
Hc：矫顽力，也称保持力，是磁化过程后，外磁场消失后剩磁感应强度所引起的剩磁场强度。由于剩磁场方向与磁化方向一致，因此必须施加反向外磁场才能使剩磁感应强度降至零。
从磁滞回线可以看出：剩磁越大，磁芯的ui值越高；磁滞回线越倾斜，Hms越大，磁芯的耐电流越大；矫顽力越大，磁芯的功率损耗越大。
铁粉芯：
铁粉芯是磁芯材料四氧化三铁的通俗叫法，主要成分是氧化铁，价格比较低廉，饱和磁感应强度在1.4T左右：磁导率范围在22-100，起始磁导率ui值随频率变化稳定性好，直流电流叠加性能好，但高频时功耗较大。
材质可以通过镀层颜色来识别，例如：26材质：黄体/白底，52材质：绿体/蓝底。此类型材质价格便宜，如果电感量不是很高的话是首选。可以根据电感大小和IDC要求选择所需的材质。8材质的耐电流性最好，26材质最差，18材质介于两者之间，但是8材质的AL值很低。铁粉芯材料一般用于制作电感量小，耐电流要求高的电感。
此类型材料在CORE中最常用，一般耐电流性能好，其表面阻抗介于Mn-Zn系与Ni-Zn系之间，且具有一定的导电性，所以CORE本体表面有绝缘包覆层。CORE中的26.18.52材料都是以铁粉为主要成分，此类型材料除了用于制作环形普通电感外，也常用于制作环形变压器。
该类材料在外界磁场作用下极易被磁化，被磁化后成品的L值会增加3-5%，静置3-5天后又会恢复到初始值。
CORE里面也有8种材质，SF53材质耐电流超强，常用于制作耐电流10A以上的低电感元件。（主板常用）
铁粉芯材质一般表示为：T××-××，前两位或三位数字代表磁环外径，计算方法为：外径=××*0.01英寸=××*0.01*25.4毫米；后面两位（或一位）数字或字母代表材质。
例如：T106-26表示磁环外径为1.06英寸（1.06*25.4=26.9毫米），材料代码为26。
铁粉芯材料一般采用不同的涂层颜色来区分不同的材质，国际上采用的统一着色标准如下：
2 种材质：红色主体、透明（自然色）底部
该材料的低磁导率（10）比其他材料更能降低运行过程中的交流磁通密度，且不会增加气隙损失。
8材质：黄色主体，红色底部，初始磁导率（35），
---该材料在高偏置电流条件下，磁芯损耗小，线性好，是一种很好的高频材料，也是最昂贵的材料。
18材质：浅绿色主体，红色底部，初始磁导率（55），
---该材料具有与材料8相同的低磁芯损耗，但磁导率较高且成本较低，并具有良好的直流饱和特性
26材质：黄身，白底，初始磁导率（75），
---最常见的材料，一种经济高效的通用材料，适用于电源转换和线路滤波等广泛的应用。
52材质：浅绿色主体，蓝色底部，初始磁导率（75），
---该材料在高频下具有较低的铁损，而其磁导率与-26材料相同，在新型高频扼流圈中得到广泛应用。
28材质：灰色身，绿色底
---线性好、成本低、磁导率相对较低，广泛应用于大尺寸大功率UPS电感器。
40材质：绿色主体，黄色底部，初始磁导率（60），
---最便宜的材料，其特性与26材料类似，一般用于较大尺寸
33材料：是一种可以替代8材料但价格不贵的材料，适用于高频下磁芯损耗不重要的场合，在高偏置电流下具有良好的线性度。
53材质：全黑（有的也表示全湖绿）；P3材质：全天蓝
铁粉芯材料特性：
1、饱和感应强度高，可在大电流下工作。
2.性能稳定，有效磁导率具有优良的频率特性。
3、具有高温特性，适用温度范围-65℃-+125℃。
4、环形结构电磁辐射极低，节省了屏蔽材料，降低了屏蔽工作的要求。
5、铁粉芯具有优良的噪声抑制和吸收能力，其性能优于金属叠片和铁氧体。
Mn-Zn型：（70%Fe2O3 17%MnO 13%ZnO）
此材料导电性强，一般需要涂绝缘，涂敷层一般为绿色。通常根据特性来选择材料，做较大的电感量通常选用Mn-Zn材料。Mn-Zn材料容易磁饱和，也就是IDC1很小，通过厂家产品目录找到对应的电感系数（AL值），然后通过公式L=AL.N²计算出需要的圈数。Mn-Zn材料特性不稳定，电感量范围通常设置在30%以上！此材料受外界温度、压力影响较大，所以我们做此类型样品时，通常将电感量设置为XXuH MIN。如果客户有电感量范围要求，一定要用自干胶（1005A/1005B）固定BASE或者隔板，切记不能烘烤！
此种材料最常用于高电感环形电感器。它也广泛用于由EI、EE和UU磁芯组成的滤波器。高频变压器等；偶尔也会使用DR CORE。
Mn-Zn系列材料ui值较高，适合做低匝高电感（环电感阻流差），ui值通常用Rxx表示，例如：R2.5K表示ui值为2500。
此外常用的还有R5K、R7K、R8K、R10K、R12K、R15K等。
即使材料具有相同的UI值，如果其规格尺寸不同，其Al值也会有所不同，Al值与其有效截面积成正比。
Mn-Zn材料一般具有很小的表面阻抗，几乎相当于电的良导体，因此该类材料必须有良好的绝缘层隔离线圈本体，否则极易造成初、次级线圈间高压击穿。Mn-Zn材料特别是高ui材料受温度和应力的影响较大，没有固定的规律可循，经100℃~130℃烘烤后，其L值一般增加10~15%。
Mn-Zn系列铁氧体材料属于高频低功耗材料，其特点是在高频、高磁通密度条件下功耗低，主要用于开关电源、主电源、主变压器、电视机、电脑显示器、CRT显像管变压器铁芯等。
镍锌铁氧体
此类型材料在扼流电感中应用最为广泛，其主要成分为氧化铁，含少量氧化锌、氧化镍、氧化铜、氧化钴等微量元素，特性稳定，变异性小，各合作厂商制造技术已成熟，价格相对较低，为一般扼流线圈首选磁芯，微量元素不同，使此类型材料呈现不同特性。
Ni-Zn磁环通常不涂漆，要求阻抗即Z值，有时也要求电感量。我厂用的Ni-Zn磁环不多，一般是RH、R6H、RID等BEAD类型，主要供应商有磁。产品中有时也会用到Ni-Zn材料，一般涂成绿色，和MN-ZN材料颜色一样，要注意区分。
Ni-Zn材料具有极高的表面阻抗，是电绝缘体。它用于EMI保护（低频时阻抗低，高频时阻抗高）。
Ni-Zn材料一般饱和磁通密度(BS)较低、矫顽力(HC)较高，不能承受大电流和磁滞损耗较大，表面阻抗较大。
韩国CSC金属磁粉磁环：
MPP 类
铁镍钼金属粉芯
MPP是由81%Ni、2%Mo、Fe粉组成，主要特点是：饱和磁感应值在左右；磁导率范围大，从14~550；在粉芯中损耗最低；温度稳定性优良，广泛应用于航天设备，露天设备等；磁致伸缩系数接近于零，在不同频率下工作时无噪音产生。主要应用于以下高品质Q滤波器、感性负载线圈、谐振电路，常用于温度稳定性要求较高的LC电路，输出电感，功率因数补偿电路等，常用于交流电路，是粉芯中价格最贵的。
这一类材料一般表示为：CMXXX XXX这种材料有很好的IDC1，常用于制作要求耐电流大的电感，价格较贵，通常电感系数很低，材料外观与其他材料不同，一般在镀层上有印刷，前三位代表CORE的外径，后三位代表CORE的UI值。
UI值主要范围：26, 60, 75, 90, 125, 147, 160
主要用于：高Q滤波器、负载线圈、谐振电路、RFI滤波器、变压器、扼流圈、差模电感滤波器、直流偏置输出滤波器。
铁硅铝磁粉芯
铁硅铝磁芯是由9%Al、5%Si、85%Fe粉组成，主要用于替代铁粉芯，损耗比铁粉芯低80%，可使用在8kHz以上的频率；饱和磁感应强度约1.05T；磁导率范围为26～125；磁致伸缩系数接近于0，在不同频率下工作时不产生噪声；直流偏置能力比MPP高；具有最佳的性能价格比。主要用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因数校正电路等，有时也代替气隙铁氧体用作变压器磁芯。
该类环形磁环外观与MPP材质基本相同，但涂成黑色，且印有：CSXXX XXX开头的字符，主要成分是铁硅铝，
UI值主要范围：26, 60, 75, 90, 125
应用：开关调节器或开关电源中的功率电感器、反激变压器、脉冲变压器、在线噪声滤波器、扼流圈、调光灯相位控制电路、速度控制电机控制设备。
镍铁磁粉芯
由50%Ni粉和50%Fe粉组成，主要特点是：饱和磁感应强度值在左右；磁导率范围为14~160；在粉芯中饱和磁感应强度最高，直流偏置能力最高；磁芯体积小。主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因数校正电路等，在直流电路中常用，在高直流偏置、高直流、低交流中使用较多。价格比MPP低。
CHXXX以XXX开头，主要应用于：线路噪声滤波器、开关调整电感器、脉冲变压器、反激变压器。
UI值主要范围：26, 60, 75, 90, 125
总结：以上三类磁粉芯的特点：
（1）具有较高的饱和磁通密度，因而在较大的磁化场下不易饱和。
（2）具有较高的有效磁导率。
（3）磁稳定性好。
锰锌
电感器设计考虑因素
电感器的频率特性主要受三个因素的影响：
A、磁芯材料损耗的影响最为重要，造成Q值在最大值之后呈现负斜率。
B.介电损耗也是一个影响因素，特别是在高频段。
C、第三个影响因素是分布电容和电感的自谐振效应。
自谐振频率对电感器的性能有负面影响。自谐振频率由分布电容和自感决定，而分布电容由绕制方式决定。尽量减小分布电容是绕制设计中一个非常重要的考虑因素。对于环形磁粉芯的绕制，其有效电容是与电感并联的。此分布电容是导线间、层间以及绕制本身与磁粉芯间电容之和。
好的绕线设计技术就是尽量降低匝间电压，尽量减小分布电容。例如将绕组分成几组或采用绕线排，都可以有效减小电容。在绕线和内部分段连接技术中，应避免输入、输出端靠得太近，因为这两部分匝间势能最大，因此分布的有效电容值也最大。同时，湿度指标和灌封、封装材料的绝缘常数也会增大分布电容值。
对于精密绕制磁芯，要求时间稳定性高，温度重复性好。因此，必须在温度循环过程中释放绕制应力。绕制在磁粉芯上的线圈必须经受从室温到125℃的尽可能多的温度循环。这个温度循环不仅是为了释放应力，也是为了去除湿气。温度循环完成后，必须对电感器进行调整以获得最终的电感量。
绕线后，磁芯必须保持干燥，并应尽快浸渍、灌封或密封。应仔细选择灌封复合材料，以避免某些材料随时间和温度而收缩，这可能会影响稳定性。绕线后在磁芯外部添加一些填充材料可以改善这种效果。
设计工程师必须了解热老化导致铁芯损耗增加的条件。在高频下，涡流损耗是主要损耗，而在低频下，磁漏损耗是主要损耗。每种损耗形式在总损耗中所占的比例也受磁通密度的影响。铁芯损耗中涡流部分受高温热老化的影响较大。
通过在铁氧体磁芯中采用气隙，可以降低磁芯的有效磁导率，从而降低工作磁通密度。但是，这种气隙会引起严重的局部气隙损耗问题，在频率高于时尤其显著。在很多情况下，气隙损耗会超过磁芯损耗。由于磁粉芯的气隙分布均匀，这种局部气隙损耗基本不存在。
如果选择了不合适的磁芯材料或小于指定尺寸的磁芯，则磁芯会由于过高频率的磁芯损耗而升温，从而更容易发生热故障。
在选择合适的粉芯材料之前，首先要确定电感摆幅的大小，选择的原则是保证粉芯不发生磁饱和。
确定磁粉芯温度“热点”的最佳方法是在磁粉芯上开一个小盲孔，插入热电偶丝。热电偶丝必须与磁粉芯紧密接触才能获得准确的结果。必须密切注意通风死角的温度，因为这些死角的温度高于冷风通道中的温度。建议单元组装在最恶劣的条件下运行4-8小时，或直到电感器达到热平衡。这样，就可以得到真正的磁粉芯的最高温度。需要注意的是，磁粉芯具有不同的导热系数，这将形成温度分类。
磁粉芯的原材料磁粉存在磁晶格现象，即磁粉被磁化后，它们的尺寸会发生微小的变化。这种情况在可听频率>20KHz的应用中是微不足道的，但在一些50Hz的应用中，磁芯会产生嗡嗡的噪声。这种情况在E形磁芯中比在环形磁芯中更明显，并且也会随着交流磁通密度的变化而变化。