开关电源中高频变压器的磁芯材料有哪些?
开关电源中高频变压器需使用磁导率高、损耗低、居里温度高的磁芯材料。常见的磁芯材料包括以下几类:
1.铁氧体磁芯
锰锌铁氧体(Mn-Zn):具有高磁导率和低损耗的特性,在1kHz-1MHz的频率范围内表现出色。其初始磁导率可达数千甚至上万,都能够有效提高变压器的电磁转换效率,降低能量损耗。常用于开关电源、UPS电源、功率因数校正(PFC)电路等,在中小功率开关电源中应用广。
镍锌铁氧体(Ni-Zn):适用于较高频率,通常在1MHz-100MHz范围。它的电阻率较高,能有效减少涡流损耗,在高频下具有良好的磁性能。常用于高频变压器、脉冲变压器、射频变压器等,像在电视机的行输出变压器、开关电源的高频变压器等场景中较为常见。
2.非晶和纳米晶磁芯
非晶磁芯:通过快速冷却工艺制备,原子排列呈现非晶态结构。具有高饱和磁感应强度、低损耗、良好的磁导率等优点。其饱和磁感应强度一般可达1.5T左右,损耗只为传统硅钢片的几分之一。适用于中低频、大功率的开关电源,如电力系统中的大功率开关电源、电焊机电源等。
纳米晶磁芯:在非晶合金基础上经过适当热处理获得,具有纳米级晶粒结构。它综合了非晶合金和晶体材料的优点,磁导率极高,损耗更低,而且居里温度较高。工作频率范围可覆盖音频到高频段,常用于高精度、高性能的开关电源,如通信电源、精密仪器电源等领域。
3.铁粉芯磁芯 铁硅铝磁粉芯(Sendust):具有良好的磁性能和温度稳定性,磁导率范围通常在26-125之间。它的损耗相对较低,在中高频下表现良好,能够承受较大的直流偏置磁场。常用于功率因数校正(PFC)电感、储能电感、滤波电感等,在开关电源的功率因数校正电路以及DC-DC变换器中应用较多。
铁镍钼磁粉芯(MPP):磁导率范围为14-550,具有极低的磁芯损耗和高磁导率,在高频和高直流偏置条件下性能稳定。但其成本相对较高,常用于好品质、高性能要求的开关电源电路,如航空航天、电子设备中的开关电源。