开关电源中的金属磁粉芯

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开关电源中的金属磁粉芯


# @' G, m8 j& L( J; o5 I5 J       磁粉芯常将磁性材料极细的粉末和作为粘结剂的复合物混合在一起，通过模压、固化一般形成环状的粉末金属磁芯。由于磁粉芯中存在大量非磁物质，相当于在磁芯中存在许多非磁分布气隙，在磁化时，这些分布气隙中要存储相当大的能量，因此可用这种磁芯作为电感和反激变压器磁芯。
       但是能量不存储在磁粉芯中高磁导率的金属合金磁材料部分。由式（4-15）可知，带气隙磁芯特性产生偏斜，即有效磁导率降低。可以通过改变颗粒尺寸、磁性材料与复合材料比例不同，获得不同的有效磁导率。按磁芯的磁导率制造和分类，磁芯有效磁导率范围从 15 到 550。
       由于磁粉芯是磁粉和粘结物的复合体，首先这些细小的非磁气隙的分布磁阻引起磁通和磁通在整个磁芯中分布是不均匀的和无序的，而不是象无气隙理想化的环形合金磁芯内部的磁化－从环的内径向外径有规则地磁化边界移动。
) P+ r; O1 ]# z5 H( Q0 {, v其次，在低磁通密度时，磁通趋向集中于最容易通过的路径（低磁阻） ,磁粒相互间靠近的部分（图 4-17）。当磁通密度增加时，这些容易经过的路径区域首先饱和。这些首先饱和的磁粒部分的磁导率变增加。增量磁导率（或电感系数）进一步减少，可看到 B-H 曲线不再象图 4-12 在磁芯达到饱和前有良好的线性，而是缓慢进入饱和（图 4-18）。
4 U: ]0 x0 n- |; x0 ]8 R7 r

在粉芯金属磁芯中，这种μ e 的非线性特性是不可避免的，除非限制磁通密度远小于 Bs。在某些电感器中，希望电感随直流激励变化而变化，可以利用μ e 的非线性做成非线性电感。
& c8 r5 q8 c5 Z  n4 |4 K磁粉芯根据含磁性材料粉末的不同有 4 类：铁粉芯，铁硅铝 (Koolmu)，高磁通密度（铁镍磁粉），坡莫合金磁粉芯（ MPP）。四种磁芯特点如下：
1. 铁粉芯
1 O4 U; {8 T1 J. ~a) 成分是极细的铁粉和有机材料粘合；
b) 磁导率在 10～75 之间；
/ q6 ?1 O- }$ _4 }( J4 r3 tc) 低成本；
1 s* x) @1 b# S* ud) 材料很软，甚至可用小刀在磁芯上切开缺口；
% H. d0 k6 m/ g. G# |e) 磁芯损耗相当高。
2. Sendust 磁芯（铁硅铝） －市售名称 Arnold 称为 MSS， Magnetics Inc.称为 Kool mu
8 w5 Q- I1 J/ ?9 C. ua) 合金组成成分为铝 6％，硅 9％和铁 85％；
5 u, I: I) p$ z& g, _8 F% db) 损耗较低；
0 y" l6 L+ W. e1 {" z. y0 Z- Oc) 材质硬；
7 P" Y4 s6 F$ v% J5 P3 id) 磁导率为 26， 60， 75， 90 和 125。
3. 高磁通密度－铁镍磁粉芯
5 l! J+ F1 j/ _) Va) 合金粉末由镍 50％和铁 50％组成；
; W( x# n8 g8 P% \b) 因为镍成本高，所以比铁粉芯和铁铝硅粉芯贵；

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