UY UYF磁芯选型样本
磁性器件中磁芯的选用及设计
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，不同的器件对材料的性能要求各不相同。
其中常用软磁器件的有：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。
本文仅以高频功率变压器与脉冲变压器对磁芯材料的不同要求做阐述。
(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著减小。
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，新晨阳电容电感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，也称储能变压器，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。
这就要求材料有足够高的Bs值和合适的磁导率，常为宽恒导磁材料。
对于工作在±Bm之间的变压器来说，要求其磁滞回线的面积，特别是在高频下的回线面积要小，同时为降低空载损耗、减小励磁电流，应有高磁导率，最合适的为封闭式环形铁芯，这种铁芯用于双端或全桥式工作状态的器件中。
几种常用磁性器件中磁芯的选用及设计
几种常用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、尖學信号抑制器等。
不同的器件对材料的性能要求各不相同，如表所示为各种不同器件对磁性材料的性能要求。
应用1i：茨压器磁敝犬器常模1匕: 共模电感尖峰抑制儀输出滤波电感'•5 Bs髙Br/Bs高髙皿髙Br/Bs高Bs磯芯性高皿低损耗低损耗低损耗低损耗能要求高Tc低He高AB高ID宽f下恒定的u1低损耗|低损耗（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二KfNBSIxlOAhcPc+hB其中，戸为电功率；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；氏为铁损；R为铜损；h.和hv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著减小。
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Bin和剩磁Bi■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Bin值或电感t L »另一个是工作磁场Hm 或工作电流I，储能W=1/2LI'。
这就要求材料有足够高的Bs值和合适的磁导率，常为宽恒导磁材料。
磁芯种类和AP法选磁芯
磁芯分为铁氧体磁芯和合金类磁芯铁氧体磁芯（常用的）：锰锌系列，镍锌系列合金类磁芯：铁粉芯，钼坡莫合金（不常见）铁氧体磁芯锰锌系镍锌系组成71%，MnO 20%，其他为ZnO50%，NiO 24%，其他为ZnO特点电阻率高（10omh-cm）铁芯损耗低居里温度高电阻率高（omh-cm）铁芯损耗较锰锌系高工作频率高居里温度高形状EE,ER,EI,PQ,RM,POT DR,R,环形用途功率变压器，EMI共模滤波器，储能电感常模滤波器，储能电感合金类磁芯硅钢片铁粉芯铁硅铝合金铁镍合金钼坡莫合金组成硅,钢极细的铁粉和有机材料粘合铝6%，硅9%，铁85%组合成镍50%，铁50%组合而成钼2%，铁17%，镍81%组成特点极高的磁导率（μ约60000）磁导率在磁导率在26~125之饱和磁通密度磁导率在14~550之间根据变压器用途选磁芯：PQ功率磁芯：功率传输变压器，开关电源变压器，滤波电感器，宽频及脉冲变压器，转换电源变压器主要材质：TP3，TP4EP型高导磁芯：主要用于滤波器波形整理，消除杂波，使视频清晰或音频保真根据工作频率，功率大小，电感量大小，安装空间选择磁芯：200—500W可用磁芯ER49，EC53，EE42，EE55，RM14，GU42，PQ35系列，PQ40系列，UU66 500W以上可用磁芯ER70，EE65，EE85，GU59，PQ50系列，UU80，UU93根据滤波器电感量大小：AL=（L/）*1000000（）（准确的说法是叫电感系数，他是为了便于开关电源的匝数引入的，(N*N=Lp/Al 其中N为线圈的匝数,Lp为线圈的电感量,Al为电感系数)一般手册上给的是1匝线圈的电感量,有的给出的是1000的电感量.1mH=1000uH 1uH=1nH ，nH(纳亨)（不常用）UU型磁芯1300—6000EP型磁芯5000—12000ET,FT型磁芯1500—9000EE型磁芯1500—13000磁芯结构的选择：选择时要尽量降低漏磁和漏感，增加线圈散热面积，有利于屏蔽，线圈绕线容易，装配接线方便。
磁芯命名及标准样本
软磁铁氧体磁芯形状与尺寸原则1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总称。
软磁铁氧体磁芯是用软磁铁氧体材料制成元件或零件，或是由软磁铁氧体材料依照不同形式构成磁路。
磁芯形状基本上由成型（形）模具决定，而成型（形）模具又依照磁芯形状进行设计与制造。
磁芯按磁力线途径大体可分两大类；磁芯按详细形状分，有各种各样。
1．1磁芯按磁力线途径分类磁芯按使用时磁化过程所产生磁力线途径可分为开路磁芯和闭路磁芯两类。
第一类为开路磁芯。
此类磁芯磁路是启动（open magnetic circuits），通过磁芯磁通同步要通过周边空间（气隙）才干形成闭合磁路。
开路磁芯气隙占磁路总长度相称某些，磁阻很大，磁路中某些磁通在达到气隙此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磁通不相等，这是开路磁芯特点。
由于开路磁芯存在大气隙，磁路受到退磁场作用，使磁芯有效磁导率μe比材料磁导率μi有所减少，减少限度决定于磁芯几何形状及尺寸。
开路磁芯有棒形、螺纹形、管形、片形、轴向引线磁芯等等。
IEC 1332《软磁铁氧体材料分类》原则中称开路磁芯为OP类磁芯。
第二类磁芯为闭路磁芯。
此类磁芯磁路是闭合（closed magnetic circuits），或基本上是闭合。
IEC 1332称闭路磁芯为CL类磁芯。
磁路完全闭合磁芯最典型是环形磁芯。
此外，尚有双孔磁芯、多孔磁芯等等。
当前大量生产和使用闭路磁芯是组合型闭磁路磁芯，它由二个相似形状尺寸或不同形状尺寸磁芯配对后才干形成闭合磁路，为EE、UU磁芯或EI、UI磁芯。
此类磁芯接触面间也许存在气隙，组合后磁路不一定完全闭合，因而，组合型闭路磁芯有效磁导率基本上等于磁芯材料磁导率，但不完全等于磁芯材料磁导率。
1．2磁芯按形状分类1．2．1中华人民共和国分类及形状符号SJ／T10213－91《铁氧体材料牌号与元件型号命名办法》规定了国内软磁铁氧体磁芯类别及形状符号，见表1。
常用铁氧体磁芯规格
EE25 25
15.6
6.6 6.5 9.5 3.3 0.40 4.90 1.96 2000 1952
EE30 30
20
11 11 13 5 1.09 5.80 6.32 4750 2000
EE33 33
—
— 13.7 13.8 — 1.15 7.55 8.71 3840 2000
EE35 34.9
90 100
—
—
PC40 2300 510
95 14.3 >215 600
— —
450
410
2500B 2500 490 100 15.9 >230
95 70 75
—
—
B25 2300 510 130 15.9 >220 600
— —
450
410
3C8 2000 450
— 18.8 >200 900
EIC70 70 44 16.2 16.2 29.8 6.8 70/39 2.79 — —
——
EC52 53 32.1 13.75 13.75 24.2 8.7 53/49 1.8 10.5 18.8 4200 1942
EER49 49 37.4 16.9 16.9 27 8.4 49/54 2.46 11.8 29.09 5700 1900
— —
—
—
N27 2000 510
— 20 >220 48 — —
—
—
公司
—
— TDK TDK TOKIN TOKIN FERROCXLUBE SIEMENS
EI 型磁芯规格及参数
Ae Le Ve AL 型号 A B C D E F H
常用磁芯产品手册参考
NCD Ferrite Core 目录 Contents材料特性 Material Characteristics2-6 EE磁芯7-10 EE Cores平面E11-12型磁芯 Planar E CoresSE型磁芯 SE Cores13 EI型磁芯 EI Cores14-16 EER,ETD及EC型磁芯 EER,ETD&EC Cores17-18平面ER型磁芯 Planar ER Cores19 UU型磁芯 UU Cores20-21 UF型磁芯 UF Cores22 UR型磁芯 UR Cores23 UI型磁芯 UI Cores24-25 EFD型磁芯 EFD Cores26 EPC型磁芯 EPC Cores27 EP型磁芯 EP Cores28P型磁芯 P Cores29-30 PQ型磁芯 PQ Cores31 RM型磁芯 RM Cores32 PM型磁芯 PM Cores33 LM型磁芯 LM Cores34 ET及FT型磁芯 ET&FT Cores35环型磁芯 Ring Cores36-39 DT型磁芯 DT Cores40S型磁芯 S Cores41R型磁芯 R Cores42方块型磁芯 FK Cores43NCD Ferrite Core 材料特性 MATERIAL CHARACTERISTICS●功率铁氧体材料 Power ferrite materials特性符号单位LP1LP2LP3LP3A Characteristics Symbol Unit初始磁导率 Initial permeabilityμi-3000±25%2500±25%2300±25%2200±25%相对损耗因数 Relative loss factor tanδ/μi×10＜10-6＜5＜4＜3饱和磁通密度BsmT 25℃500500490Saturation flux density1194A/m100℃390390380剩磁 Remanence Br mT130130110矫顽力 Coercivity Hc A/m131310功率损耗Pc kW/m325℃Power loss80℃1209060 (f=25kHz,B=200mT)100℃1601007050功率损耗Pc kW/m325℃700650600Power loss80℃550480400(f=100kHz,B=200mT)100℃600450350居里温度 Curie temperature Tc℃≥220≥200≥200≥200密度 Density d kg/m33 4.8×10 4.8 4.8 4.8●高磁导率铁氧体材料 High permeability ferrite materials特性符号单位HP1HP2HP3HP3A Characteristics Symbol Unit初始磁导率 Initial permeabilityμi-5000±25%7000±25%10000±30%12000±30%相对损耗因数tanδ/μi×10-6＜15＜7＜7＜10Relative loss factor(100kHz)(10kHz)(10kHz)(10kHz)饱和磁通密度Bs mT 420400400380Saturation flux density1194A/m1194A/m1194A/m1194A/m 剩磁 Remanence Br mT11010090110矫顽力 Coercivity Hc A/m1065 4.5减落因数 Disaccommodation factor DF×10＜3-6＜3＜2＜2居里温度 Curie temperature Tc℃≥140≥130≥120≥100密度 Density d kg/m33 4.85×10 4.9 4.95 4.95注：如无说明，各项数值均在室温下用Φ25×Φ15×10环型磁芯测得。
磁芯选择指南
磁芯选择指南来源:网络更新时间：2009-12-14点击数： 1高频变压器设计时选择磁芯的两种方法来源:网络 更新时间：2008-11-5 8:06:32 点击数：42在高频变压器设计时，首先遇到的问题，便是选择能够满闵杓埔蠛褪褂靡蟮拇判尽?lt;BR>通常可以采取下面介绍的两种方法：面积乘积法和几何尺寸参数法。
这两种方法的区别在于：面积乘积法是把导线的电流密度作为设计参数，几何尺寸参数法则是把绕组线圈的损耗，即铜损作为设计参数。
1 面积乘积法这里讲的面积乘积。
是指磁芯的可绕线的窗口面积和磁芯的截面积，这两个面积的乘积。
表示形式为WaAe ，有些讲义和书本上简写为Ap ，单位为。
根据法拉第定律，我们有：窗口面积利用情况有：KWα=NAw变压器有初级、次级两个绕组。
因此有：KWα=2NAw或0.5KWα=NAw我们知道：Aw=而电流有效值I=Ip得到以下关系式：0.5KWα=即：于是就有如下式：由于：EδIp=Pi 又有：Pi=最后得到如下公式：这个公式适用于单端变压器，如正激式和反激式。
δ＜0.5，Bm-T,K-0.3～0.4，η-0.8～0.9,J-A/。
推挽式的公式则为：半桥式的公式则为：这里的δ＞0.5，例如0.8～0.9。
单端变压器如正激式和反激式：Bm=△B=Bs-Br。
双端变压器如推挽式、半桥式和桥式：Bm=2Bpk。
全桥式公式与推挽式相同，但δ＞0.5，例如0.8～0.9。
在J=400A/，K=0.4，η=0.8，δ=0.4（单端变压器），δ=0.8（双端变压器）。
公式简化如下：（单端变压器）（推挽式）（半桥式和桥式）2 几何尺寸参数法这个方法是把绕组线圈的损耗，即铜损作为设计参数。
因此，公式正是由计算绕组线圈的铜损的公式演变而来的。
变压器有两个绕组这里为初级绕组电阻，为次级绕组电阻。
由于因此每个绕组各占一半窗口面积，全部绕组线圈的铜损的公式：来源:网络 更新时间：2008-11-5 8:06:32 点击数：42变换两个参数的位置，公式变成：初级安匝与次级安匝相等的关系，以及电流有效值同峰值的关系。
U 型磁芯
形状 Shape I III I I III I I I I I I I I I I I I VI V V V
尺寸 A 40.3±0.6 41.5±0.6 42.2±0.6 42.1±0.6 42.3±0.6 42.0±0.6 42.5±0.6 46.0±0.6 43.0±0.6 43.2±0.6 44.0±0.6 44.6±0.6 48.0±0.8 46.0±0.6 46.5±0.6 50.0±0.8 48.4±0.8 17.35±0.2 32.0±0.6 46.7±1.0 58.7±1.2 B 13.2 min 14.5 min 14.8 min 14.6 min 14.4 min 14.4 min 14.9 min 18.4 min 14.4 min 14.4 min 15.2 min 16.0 min 17.9 min 15.2 min 15.5 min 18.4 min 15.1 min 12.35±0.2 11.8 min 21.7 min 25.5 min C
I
II
III
IV
V
VI
型号 Type UYF10/18.5 UYF10/30 UYF10/31 UYF10/35 UYF10/36 UYF11/34A UYF11.5/35 UYF11.5/36 UYF12/37 UYF13/33 UYF13/35 UYF13/35A UYF13/35B UYF13/36 UYF13/38 UYF13/38A UYF14/37 UYF14/38 UYF14/39 UYF14/40 UYF14/43 UYF14/44 UYF14.3/41 UYF14.5/41A UYF14.5/41B UYF14.5/42
15.0±0.3 15.0±0.3 14.8±0.3 14.7±0.3 15.2±0.3 15.0±0.2 15.0±0.3 15.0±0.3 16.0±0.2 16.0±0.2 15.9±0.3 16.0±0.3 16.0±0.3 16.5±0.3 16.8±0.2 17.0±0.3 18.0±0.3 5.0±0.1 9.8±0.3 12.0±0.3 16.0±0.3
磁芯种类和AP法选磁芯
磁芯分为铁氧体磁芯和合金类磁芯铁氧体磁芯（常用的）：锰锌系列，镍锌系列根据变压器用途选磁芯：PQ功率磁芯：功率传输变压器，开关电源变压器，滤波电感器，宽频及脉冲变压器，转换电源变压器主要材质：TP3，TP4EP型高导磁芯：主要用于滤波器波形整理，消除杂波，使视频清晰或音频保真根据滤波器电感量大小：）AL=（L/N2）*1000000（nHN（准确的说法是叫电感系数，他是为了便于开关电源的匝数引入的，(N*N=Lp/Al 其中N为线圈的匝数,Lp为线圈的电感量,Al为电感系数)一般手册上给的是1匝线圈的电感量,有的给出的是1000的电感量.1mH=1000uH 1uH=1nH，nH(纳亨)磁芯结构的选择：选择时要尽量降低漏磁和漏感，增加线圈散热面积，有利于屏蔽，线圈绕线容易，装配接线方便。
不同磁芯对变压器的工作影响：常用的PQ和EP磁芯参数PQ型磁芯参数：特点：有10种形状构成系列供选用。
为高密度（定义）安装而设计的磁芯形状。
用途：开关电源用变压器，扼流圈等。
EP型磁芯参数：AP 法选磁芯：令初次绕组的有效值电压为U 1，初次线圈的匝数为N p ，所选磁芯的交流磁通密度为B AC ，磁通量为φ，开关周期为T ，开关频率为f ，初次侧电流的波形系数是K f ，磁芯有效横截面积为A e 有关系式： U 1=N Pdφdt=N P B AC A e K fT×10−4=N P B AC A e K f ×10−4 (1) 考虑到K f =4k f 关系式之后 波形系数K f ：4*f fK k = (2)波形因数k f ：rmsf ave U k U =(3)U rms 采用有效值，U ave 采用整流平均值（均绝值）正弦波的有效值为峰值的√22倍,整流平均值为峰值的2π倍 可推导出：N P=U1×1044K f B AC A e f(4)同理设次级绕组电压为U s，其绕组为N s，可得：N s=Us×1044K f B AC A e f(5)设绕组的电流密度为J（400A/cm2），导线截面积为S=I/J，高频变压器的窗口利用系数为K w，初次绕组有效值电流分别为I1, I2，绕组面积被完全利用时：K w A w=N P×I1J +N S×I2J(6)A w=N PK w ×I1J+N SK w×I2J(7)将（4）（5）整理进（7）后得：A w=U1I1+U S I24K w K f JB AC A e f×104(8)AP=A w A e=U1I1+U S I24K f B AC A e f×104×A e=P l+P O4K f B AC A e f×104(9)高频变压器的视在功率为初次绕组所承受的总功率，即S=P l+P O。
开关电源磁芯尺寸和类型的选择(凭经验)
单端反激式开关电源磁芯尺寸和类型的选择字体大小：大| 中| 小2008-08-28 12:53 - 阅读：6184 - 评论：2 徐丽红王佰营A、InternationalRectifier公司--56KHz输出功率推荐磁芯型号0---10WEFD15 SEF16 EF16 EPC17 EE19 EF(D)20 EPC25 EF(D)2510-20WEE19 EPC19 EF(D)20 EE,EI22 EF(D)25 EPC2520-30WEI25 EF(D)25 EPC25 EPC30 EF(D)30 ETD29 EER28(L)30-50WEI28 EER28(L) ETD29 EF(D)30 EER3550-70WEER28LETD34 EER35 ETD3970-100WETD34 EER35 ETD39 EER40 E21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 50-100 100-200 200-500 500-1KEI EI12.5 EI16 EI19 EI25 EI40 EI50 EI60 -- EE EE13 EE16 EE19 EE25 EE40 EE42 EE55 EE65<5 5-10 10-20 20-50 50-100 100-200 200-500 500-1K EF 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 POT2213 POT3019 POT3622 POT4229 -- PQ -- -- -- PQ2016 PQ2625 PQ3230 PQ3535 PQ4040 EC -- -- -- -- -- 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。