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东莞市鹰宏电子制造有限公司
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基础知识:铁粉芯环形磁芯

1MHz或2MHz以上,大多数铁氧体材料的磁芯损耗很大,已不能再被使用。由铁粉压制而成的羟基铁环形磁芯成为高达VHF频率范围内应用的理想选择。
这种磁芯采用类似于MPP磁芯那样的方法,由绝缘的极细铁粉微粒在极高压力下压制而成。高阻特性和极细的微粒造就其很好高频性能。与其他磁性材料如铁氧体相比,它的磁导率可以被严格控制,温度特性系数较低,磁芯的饱和磁通密度也有很大提高。

  (1)磁性材料选择在不同的应用频率应用中,可以在羟基铁磁性材料中选择各种各样的磁性粉末。表1列出了通用材料的标称磁导率、温度系数及最高工作频率。工作在表中最高频率以上时,其磁芯损耗会急剧地增加。这类磁芯的主要供应商是MICrometals公司。表中同时也提供了Micrometals产品命名法。一般来说,应该选择在工作频率上最高磁导率的材料。

 

  表1 铁粉磁芯材料

  (2)最大化Q值为了获得最佳的Q值,分布电容和杂散电容要尽量小,由于磁导率最大,则线圈匝数可保持一个比较小的数值。此外,匝数按选用磁芯能容纳下的最大线径来确定。然而,为了避免难于处理的绕线操作,通常不得不使用小一号的线径。除始端与尾端间空出小部分不绕线的区域外,绕线应该均匀地分布在整个磁芯上。绞合线能工作到约2MHz。大致可如下求出线径,磁芯内圆周可以计算出来。内圆周除以匝数近似得到近似的半径。然后根据表查到标准线径。一般而言,选择的线径比计算的线径小两号。最大的Q值出现在磁芯损耗等于铜损的时候。在这个频率处出现了Q值曲线的极值。依据经验,出现最大Q值频率反比于磁芯尺寸、磁芯磁导率和磁芯损耗的平方根。

  (3)绕线方式 线圈绕制形成的电容被称为分布电容,为了获得最大的Q值,该电容应该尽可能小。这主要是因为导线间的绝缘构成了损耗较大的电容,所以Q值会下降。相邻导线间的电容依赖于导线尺寸、间距及其在磁芯上的位置。单层线圈环形磁芯的自电容很小。

  由于匝间漏磁的影响,环形磁芯上单层绕线所获得的电感不能被精确预测。匝问距离越大,由于匝间磁链的变化使得电感越小。为了获得最佳的Q值,绕线应该在磁芯上均匀分布。实际上,环形磁芯有时可以通过改变匝间间距调整。图所示为在外径为0.5in的羟基环形磁芯上用AWG20号线单层绕10圈所获得的电感量。

 

  这种材料的功率损耗角极小。还有预先在磁芯上包一层聚四氟乙烯可以减小杂散电容。若使用混合物灌封的方法,则必须谨慎地选用灌注材料。因为损耗材料可以轻易地造成电感Q值的降低。

  表2列出部分标准尺寸铁粉环形磁芯的物理特性参数。为了方便起见,AL用μH100匝给出。所需匝数由下式求得:

 

  式中,L和AL都以μH为单位。部分Q值曲线如图所示。

 

  表2 铁粉环形磁芯

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