开关电源变压器磁芯参数1
开关电源磁芯主要参数
第5章开关电源磁芯主要参数5.1 概述5.1.1 在开关电源中磁性元件的作用这里讨论的磁性元件是指绕组和磁心。
绕组可以是一个绕组，也可以是两个或多个绕组。
它是储能、转换和/或隔离所必备的元件，常把它作为变压器或电感器使用。
作为变压器用，其作用是：电气隔离；变比不同，达到电压升、降；大功率整流副边相移不同，有利于纹波系数减小；磁耦合传送能量；测量电压、电流。
作为电感器用，其作用是：储能、平波、滤波；抑制尖峰电压或电流，保护易受电压、电流损坏的电子元件；与电容器构成谐振，产生方向交变的电压或电流。
5.1.2 掌握磁性元件对设计的重要意义磁性元件是开关变换器中必备的元件，但又不易透彻掌握其工作情况（包括磁材料特性的非线性，特性与温度、频率、气隙的依赖性和不易测量性）。
在选用磁性元件时，不像电子元件可以有现成品选择。
为何磁性元件绝大多数都要自行设计呢？主要是变压器和电感器涉及的参数太多，例如：电压、电流、频率、温度、能量、电感量、变比、漏电感、磁材料参数、铜损耗、铁损耗等等。
磁材料参数测量困难，也增加了人们的困惑感。
就以Magnetics公司生产的其中一种MPP铁心材料来说，它有10种μ值，26种尺寸，能在5种温升限额下稳定工作。
这样，便有10×26×5= 1300种组合，再加上前述电压、电流等电参数不同额定值的组合，将有不计其数的规格，厂家为用户备好现货是不可能的。
果真有现货供应，介绍磁元件的特性、参数、使用条件的数据会非常繁琐，也将使挑选者无从下手。
因此，绝大多数磁元件要自行设计或提供参数委托设计、加工。
本章将介绍磁元件的一般特性，针对使用介绍设计方法。
结合线性的具体形式的设计方法，以后还将进一步的介绍。
5.1.3 磁性材料基本特性的描述磁性材料的特性首先用B-H平面上的一条磁化曲线来描述。
以μ表示B/H，数学上称为斜率，表示为tanθ=B/h；电工上称为磁导率，如图5.1所示。
开关电源磁芯参数
.开关电源磁芯参数MnZn功率铁氧体EPC 功率磁芯特点：具有热阻小、衰耗小、功率大、工作频率宽、重量轻、结构合理、易表面贴装、屏蔽效果好等优点，但散热性能稍差。
用途：广泛应用于体积小而功率大且有屏蔽和电磁兼容要求的变压器，如精密仪器、程控交换机模块电源、导航设备等。
EPC 型功率磁芯尺寸规格磁芯型号尺寸 Dimensions(mm)Type A B C D Emin F G HminEPC10/810.20 ±0.20 4.05 ±0.30 3.40 ±0.20 5.00 ±0.207.60 2.65 ±0.20 1.90 ±0.20 5.30EPC13/1313.30 ±0.30 6.60 ±0.30 4.60 ±0.20 5.60 ±0.2010.50 4.50 ±0.30 2.05 ±0.208.30EPC17/1717.60 ±0.508.55 ±0.30 6.00 ±0.307.70 ±0.3014.30 6.05 ±0.30 2.80 ±0.2011.50EPC19/2019.60 ±0.509.75 ±0.30 6.00 ±0.308.50 ±0.3015.807.25 ±0.30 2.50 ±0.2013.10EPC25/2525.10 ±0.5012.50 ±0.308.00 ±0.3011.50 ±0.3020.659.00 ±0.30 4.00 ±0.2017.00EPC27/3227.10 ±0.5016.00 ±0.308.00 ±0.3013.00 ±0.3021.6012.00 ±0.30 4.00 ±0.2018.50EPC30/3530.10 ±0.5017.50 ±0.308.00 ±0.3015.00 ±0.3023.6013.00 ±0.30 4.00 ±0.2019.50EPC39/3939.00 ±0.5019.60 ±0.3015.60 ±0.3018.00 ±0.3030.7014.00 ±0.3010.00 ±0.3024.50EPC42/4442.40 ±1.0022.00 ±0.3015.00 ±0.4017.00 ±0.3033.5016.00 ±0.307.40 ±0.3026.50. EPC46/4946.00 ±1.0024.80 ±0.3019.50 ±0.4020.80 ±0.4035.7018.40 ±0.4011.90 ±0.3028.40EPC46.5/4446.50 ±1.0022.30 ±0.3019.40 ±0.4021.00 ±0.4036.9015.80 ±0.4012.00 ±0.3029.40EPC54/5454.50 ±1.2027.20 ±0.3021.50 ±0.4026.50 ±0.4043.0019.30 ±0.4014.00 ±0.3034.30EPC 功率磁芯电气特性及有效参数有效参数 Effective parameters 磁芯型号材质AL(nH/N2)C1Le Ae Ve重量功耗约设计功率（ W）Type Material±25%(mm-1)(mm)(mm2)(mm3)(g/PRS)(W/PRS,max)1KHz/0.25v EPC10/8TP4950 1.9017.89.39167 1.10.133 EPC13/13TP4830 2.4530.612.5382 2.10.246 EPC17/17TP41150 1.7640.222.8917 4.50.5213 EPC19/20TP4900 2.0346.122.71047 5.30.6115 EPC25/25TP41550 1.2859.246.4274713.0 1.5040 EPC27/32TP41550 1.3473.154.6399120.0 2.3060 EPC30/35TP41500 1.3481.661497723.0 2.6570 EPC39/39TP442500.53901691521073.08.40220 EPC42/44TP428000.56951691605578.49.02235 EPC46/49TP441000.49111.222725242122.414.08360 EPC46.5/44TP448000.4410122923129125.014.38370 EPC54/54TP460000.39130.833643949200.023.00600注：AL 值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25 ±3℃. Pc值测试条件为 100KHz,200mT,100 ℃EE、 EEL 、EF 型功率磁芯.特点：引线空间大，绕制接线方便。
磁芯参数表
常用磁芯参数表【EER磁芯】■ 用途：高频开关电源变压器、匹配变压器、扼流变压器等。
【EE磁芯】■ 用途：电源转换用变压器及扼流圈、通讯及其他电子设备变压器、滤波器、电感器及扼流圈、脉冲变压器等。
【ETD磁芯】■ 用途：电源转换用变压器及扼流圈、通讯及其他电子设备变压器、滤波器。
【EI 磁芯】■ 用途：高频开关电源变压器、功率变压器、整流变压器、电压互感器等。
【ET 磁芯】■ 用途：滤波变压器【EFD 磁芯】■ 用途：高频开关电源变压器器、整流变压器、开关变压器等。
【UF 磁芯】■ 用途：整流变压器、脉冲变压器、扼流变压器、电源变压器等。
【PQ 磁芯】■ 用途高频开关电源变压器、整流变压器等。
【RM 磁芯】■ 用途：高频开关电源变压器、整流变压器、屏蔽变压器、脉冲变压器、脉冲功率变压器、扼流变压器、滤波变压器。
【EP 磁芯】■ 用途：功率变压器、宽频变压器、屏蔽变压器、脉冲变压器等。
【H 磁芯】■ 用途：宽带变压器、脉冲变压器、脉冲功率变压器、隔离变压器、滤波变压器、扼流变压器、匹配变压器等。
软磁铁氧体磁芯形状与尺寸标准(一)软磁铁氧体磁芯形状软磁铁氧体是软磁铁氧体材料和软磁铁氧体磁芯的总称。
软磁铁氧体磁芯是用软磁铁氧体材料制成的元件或零件，或是由软磁铁氧体材料根据不同形式组成的磁路。
磁芯的形状基本上由成型（形）模具决定，而成型（形）模具又根据磁芯的形状进行设计与制造。
磁芯按磁力线的路径大致可分两大类；磁芯按具体形状分，有各种各样：磁芯按磁力线路径分类磁芯按使用时磁化过程所产生磁力线的路径可分为开路磁芯和闭路磁芯两类。
第一类为开路磁芯。
这类磁芯的磁路是开启的（open magnetic circuits），通过磁芯的磁通同时要通过周围空间（气隙）才能形成闭合磁路。
开路磁芯的气隙占磁路总长度的相当部分，磁阻很大，磁路中的部分磁通在达到气隙以前就已离开磁芯形成漏磁通。
因而，开路磁芯在磁路各个截面上的磁通不相等，这是开路磁芯的特点。
开关电源磁芯材料的基本参数
2
的单位B的单位 Wb/m Wb 的单位
HB的 的单 单位 位
Wb/m2 A/m
Wb A•m
H的单位A/m A•m V •s •s H (亨/米)
A•m m m
e N d L di
V•s dt dt
•s H(亨/米)
A•m m m
eNdLdi Nd edt dt dt Ldi edt
磁通即 伏秒面积
MAGNETICS
美界，美金 Ferrite Cores, Bobbins, Hardware, MPP, High Flux, Tape Wound, Kool Mu
VACUUMSCHMELZE 德国磁芯材料公司
Nano（纳米晶体） crystal line & Amorphous （非晶） Cores and Components (Chokes ：扼流圈）, Transformers, Sensors互感器)
U /V
三种典型波形的伏秒面积
U /V
U /V
0
t/s 0
t/s 0
t/s
只有正弦波才能面积积分归零
单位换算
1Gs104T
1Oe 100A/m 0.4π
μ0
1Gs 104 0.4π Oe 100
4π107
H/m
真空的磁导率用CGS制表示
为1，道明了奥斯特的意义。 0 1(Gs/Oe)
(6)电磁感应定律
求磁芯中 存储的能量
解
磁芯中的平 均磁场强度162
l 16 3.125A/cm 312.5(A/m)
3210-6 (cm3)
μH 2 Wm V 2
磁芯中存储的能量 32 10 6 60 10 7 312 .52 2 9.35 10 6 (J)
电源磁芯尺寸功率参数
常用电源磁芯参数MnZn 功率铁氧体EPC功率磁芯轻、结构合理、易表面贴装、屏蔽效果好等优点，但散热性能稍差。
用途：广泛应用于体积小而功率大且有屏蔽和电磁兼容要求的变压器，如精密仪器、程控交换机模块电源、导航设备等。
EPC型功率磁芯尺寸规格EPC功率磁芯电气特性及有效参数注：AL值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃Pc值测试条件为100KHz,200mT,100℃EE、EEL、EF型功率磁芯特点：引线空间大，绕制接线方便。
适用范围广、工作频率高、工作电压范围宽、输出功率大、热稳定性能好用途：广泛应用于程控交换机电源、液晶显示屏电源、大功率UPS逆变器电源、计算机电源、节能灯等领域。
EE、EEL、EF型功率磁芯尺寸规格EE、EEL、EF型功率磁芯电气特性及有效参数注：AL值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃Pc值测试条件为100KHz,200mT,100℃EI型功率磁芯特点：结构紧凑、体积小、工作频率高、工作电压范围广、气隙在线圈顶端耦合紧、损耗低。
损耗与温度成负相关，可防止温度的持续上升。
用途：电源转换变压器及扼流圈、DVD电源、照相机闪光灯、通讯设备及其它电子设备。
EI型功率磁芯尺寸规格EI型功率磁芯电气特性及有效参数注：AL值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃Pc值测试条件为100KHz,200mT,100℃PEE、PEI功率磁芯PEE、PEI型功率磁芯尺寸规格PEE、PEI型功率磁芯电气特性及有效参数注：AL 值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃ Pc 值测试条件为100KHz,200mT,100℃ER 功率磁芯特点：耦合位置好，中柱为圆形,便于绕线且绕线面积增大,可设计功率大而漏感小的变压器。
用途：开关电源变压器,脉冲变压器,电子镇流器等。
ER 型功率磁芯尺寸规格ER型功率磁芯电气特性及有效参数注：AL值测试条件为1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃Pc值测试条件为100KHz,200mT,100℃ETD型功率磁芯特点：中柱为圆形,绕制接线方便且绕线面积增大,本，安规成本，电磁屏蔽，标准化难易等各方面都很出色。
开关电源使用的磁性器件中磁芯的选用及设计
开关电源使用的磁性器件中磁芯的选用及设计开关电源中使用的磁性器件较多，其中常用的软磁器件有：作为开关电源核心器件的主变压器(高频功率变压器)、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。
不同的器件对材料的性能要求各不相同。
(一)、高频功率变压器 变压器铁芯的大小取决于输出功率和温升等。
变压器的设计公式如下： P=KfNBSI×10-6T=hcPc+hWPW 其中，P为电功率;K为与波形有关的系数;f为频率;N为匝数;S为铁芯面积; B为工作磁感;I为电流;T为温升;Pc为铁损;PW为铜损;hc和hW为由实验确定的系数。
由以上公式可以看出：高的工作磁感B可以得到大的输出功率或减少体积重量。
但B值的增加受到材料的Bs值的限制。
而频率f可以提高几个数量级，从而有可能使体积重量显着减小。
而低的铁芯损耗可以降低温升，温升反过来又影响使用频率和工作磁感的选取。
一般来说，开关电源对材料的主要要求是：尽量低的高频损耗、足够高的饱和磁感、高的磁导率、足够高的居里温度和好的温度稳定性，有些用途要求较高的矩形比，对应力等不敏感、稳定性好，价格低。
单端式变压器因为铁芯工作在磁滞回线的第一象限，对材料磁性的要求有别于前述主变压器。
它实际上是一只单端脉冲变压器，因而要求具有大的B=Bm-Br，即磁感Bm和剩磁Br之差要大; 同时要求高的脉冲磁导率。
特别是对于单端反激式开关主变压器，或称储能变压器，要考虑储能要求。
线圈储能的多少取决于两个因素：一个是材料的工作磁感Bm值或电感量L，另一个是工作磁场Hm或工作电流I，储能W=1/2LI2。
这就要求材料有。
单端反激式开关电源磁芯尺寸和类型的选择
单端反激式开关电源磁芯尺寸和类型的选择单端反激式开关电源磁芯尺寸和类型的选择A、InternationalRectifier公司--56KHz输出功率推荐磁芯型号0---10WEFD15SEF16EF16EPC17EE19EF(D)20EPC25EF(D)2510-20WEE19EPC19EF(D)20EE,EI22EF(D)25EPC2520-30WEI25EF(D)25EPC25EPC30EF(D)30ETD29EER28(L)30-50WEI28EER28(L)ETD29EF(D)30EER3550-70W EER28LETD34EER35ETD3970-100WETD34EER35ETD39EER40E21摘自InternationalRectifier,AN1018-“应用IRIS40xx系列单片集成开关IC开关电源的反激式变压器设计”B、ELYTONE公司型号输出功率（W）<5 5-10 10-20 20-50 50-100 100-200200-500 500-1KEI EI12.5 EI16 EI19 EI25 EI40 EI50EI60 --EE EE13 EE16 EE19 EE25 EE40 EE42 EE55 EE65EF EF12.6 EF16 EF20 EF25 EF30 EF32 -- --EFD -- EFD12 EFD15 EFD20 EFD25 EFD30 ----EPC -- EPC13 EPC17 EPC19 EPC25 EPC30 ----EER EER9.5 EER11 EER14.5 EER28 EER35 EER42 EER49 --ETD -- -- ETD29 ETD34 ETD44 ETD49 ETD54--EP EP10 EP13 EP17 EP20 -- ---- --RM RM4 RM5 RM6 RM10 RM12 RM14 ----POT POT1107 POT1408 POT1811 POT2213POT3019 POT3622 POT4229 --PQ -- -- -- PQ2016 PQ2625 PQ3230PQ3535 PQ4040EC -- -- -- -- --EC35 EC41 EC70摘自PowerTransformers OFF-LINE Switch ModeAPPLICATION NOTES"Converter circuitas a function of S.M.P.S. output voltage (Vo) and output power (Po)"C、Fairchild Semiconductor公司--67KHzOutput Power EIcore EE core EPC core EER core0-10W EI12.5 EE8 EPC10EI16 EE10 EPC13EI19 EE13 EPC17EE1610-20W EI22 EE19 EPC1920-30W EI25 EE22 EPC25 EER25.530-50W EI28 EE25 EPC30 EER28EI3050-70W EI35 EE30 EER28L70-100W EI40 EE35 EER35100-150W EI50 EE40 EER40EER42150-200W EI60 EE50 EER49EE60The core quickselection table For universal input range, fs=67kHz and 12V singleoutput 摘自：Application Note AN4140Transformer Design Consideration for off-lineFlybackTMConverters using Fairchild Power Switch (FPS)D、单端反激式变压器磁芯的选择公式Ve =5555 * P / f式中：Ve——为磁芯的体积：Ve=Ae*Le；单位为：毫米立方；P——为输入功率；单位为：瓦；f——为开关频率；单位为：千赫兹；本公式假设：Bm=0.3T,Lg/Le=0.5%=气隙长度/磁芯等效长度；如果Lg/Le=气隙长度/磁芯等效长度=1%时，又如何计算呢？（请考虑）输出功率、磁芯截面积和开关频率决定气隙，因为在反激式开关电源中气隙的体积大小决定储能的多少，频率决定能量传输的快慢；如：EI25Ve=2050mm³，Ae=42平方毫米，Le=49.4mm；f=40KHz；η=0.75；Lg= 0.005*49.4 = 0.247mm ---气隙长度Pin =Ve*F/5555 = 2050*40/5555 = 14.76W；Pout =η*Pin= 0.75 * 14.76 = 11.07W;若：f=100KHz 则：Pout = 11.07W *(100/40) = 27.675W;反激式开关电源设计的思考一字体大小：大 | 中 | 小 2007-03-01 11:00 - 阅读：4593 - 评论：3反激式开关电源设计的思考一王佰营徐丽红对一般变压器而言，原边绕组的电流由两部分组成，一部分是负载电流分量，它的大小与副边负载有关；当副边电流加大时，原边负载电流分量也增加，以抵消副边电流的作用。
变压器磁芯参数详解
变压器磁芯参数详解
变压器磁芯参数是指变压器磁路中磁芯的一些关键性能指标，这些参数对于变压器的性能和工作特性具有重要的影响。
1. 磁导率：磁导率是磁芯材料的重要参数，表示磁芯材料导磁能力的大小。
磁导率越大，磁芯的导磁能力越强，使得变压器的磁通密度更高，减小磁损耗和漏磁，提高变压器的能效。
2. 饱和磁通密度：饱和磁通密度是指磁芯材料在磁场作用下达到饱和状态时磁通密度的大小。
饱和磁通密度越大，变压器的磁芯体积可以更小，但过大的饱和磁通密度会导致变压器的饱和磁导率降低，影响电能传递效果和能效。
3. 矩形系数：矩形系数是指变压器磁芯的截面矩形的长宽比。
矩形系数越大，变压器的短路阻抗越大，对短路电流的耐受能力越强。
4. 损耗系数：损耗系数是指变压器磁芯的损耗与铁损耗的比值。
损耗系数越小，变压器的铁损耗越小，能效越高。
5. 铜损耗系数：铜损耗系数是指变压器铜线的损耗与铜损耗的比值。
铜损耗系数越小，变压器的铜损耗越小，能效越高。
这些参数可以根据变压器的应用需求和设计要求进行优化和选取，以提高变压器的效率和可靠性。