如何选择开关电源的磁芯?
究竟是选择磁粉芯,还是铁粉芯?相信这个许多工程师在进行开关电源方案的设计中经常碰到。在高功率电感磁芯选择的问题上,磁芯、粉芯、铁硅铝以及铁氧体中的选择和比较是工程师经常探讨的问题。市场上高功率电感的磁芯选择还是挺多的,可供选择的电感材料有:铁硅铝(Kool Mμ)、铁粉芯、铁硅(硅钢叠片)、间隙铁氧体、钼坡莫(MPP)和高磁通 (High Flux)等。那么他们究竟有什么特性适合怎么样的应用呢?
磁芯材料比较
铁硅铝和间隙铁氧体是两种常用的材质,在软饱和方面,间隙铁氧体必须在下降曲线的安全区进行设计。铁硅被设计在受控制的下降曲线范围中,这样就能够提供好的容错特性,特别是在高功率时候。
在磁通量比较方面,假设特定的50%下降设计点,铁硅铝(Kool Mμ)的磁通量是间隙铁氧体的2倍以上, 这使磁芯的尺寸可缩小35%,设计时可以把磁芯的尺寸缩小30%至35%。
软饱和曲线使铁硅设计本身具有容错能力,而间隙铁氧体则没有。
铁氧体磁能力随温度变化,而铁硅保持相对稳定。很多铁氧体供应商或者厂家会给出产品在25℃到100℃不同环境下材质的差异。由于铁硅铝的材质及结构和间隙铁氧体不同,随着温度改变,变化不会很大。
在边缘损耗方面,铁硅不会发生边缘损耗,而间隙铁氧体有很大的边缘损耗。铁芯的间隙部分随着温度的增加损耗会增加。铁硅铝(Kool Mμ)也有间隙,但是这是均匀的分布式间隙,因为这个形式,在高功率的应用上会更好。
对于尺寸和储能,从铁硅铝(Kool Mμ)与锰锌铁氧体在LI2值比较中可以看出,当尺寸都是55mm的大小,测试铁硅铝用60μ,铁硅铝(Kool Mμ)在体积大小的情况下,储能大概是锰锌铁氧体的2倍多。
而当储能是一样的时候,LI2值一样,铁硅铝(Kool Mμ)体积缩小了很多,对于设计者来说,这有效缩小了设计尺寸。
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