磁性元件專題

趙修科

南京航空航天大學(xué)2023/2/61.概述

2.磁的基礎(chǔ)知識(shí)

3.磁材料

4.開(kāi)關(guān)電源中的磁元件

5.線圈

6.變壓器設(shè)計(jì)

7.直流電感和反激變壓器設(shè)計(jì)

8.特殊磁元件1主要內(nèi)容2023/2/61.概述在開(kāi)關(guān)中磁元件-體積20~30%,重量30~40%,損耗20~30%.特點(diǎn):1)無(wú)標(biāo)準(zhǔn)商品化元件；2)優(yōu)化函數(shù)多重;3)磁學(xué)基礎(chǔ)差;4)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn).2

磁元件的發(fā)展:高頻化;平面化;模塊化;集成化;陣列化;混合電路.2023/2/6平面變壓器42023/2/6平面化優(yōu)點(diǎn)：適用于模塊Ls小線圈用PCB板，參數(shù)重復(fù)性好易于制造和裝配可靠性高散熱容易52023/2/6模塊化引腳絕緣樹(shù)脂磁芯DIP－雙列直插電感變壓器利用PCB作為線圈的一部分N1/N2=4:4N=862023/2/6集成化集成化的概念不是新的，如三相變壓器是三個(gè)單相變壓器綜合的結(jié)果。低輸出電壓變壓器既要減少整流器件壓降，又要減少接頭，希望變壓器和電感、電感和電感、變壓器和變壓器組合在一個(gè)磁芯上，合并在一個(gè)線圈中，最少的接頭。這就是所謂磁集成。82023/2/62.磁的基礎(chǔ)知識(shí)2.1

磁的基本概念物質(zhì)的磁現(xiàn)象磁的單位磁的基本定律-安培環(huán)路定律和電磁感應(yīng)定律磁路92023/2/6物質(zhì)的磁現(xiàn)象磁性物質(zhì)磁化和去磁磁體的極性和磁力線磁場(chǎng)與磁場(chǎng)能量磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用102023/2/62.2磁的單位磁感應(yīng)強(qiáng)度－磁通密度B單位長(zhǎng)度導(dǎo)線，流過(guò)單位電流，在一個(gè)磁場(chǎng)中，受到單位的力（符合左手定則），這個(gè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為單位磁感應(yīng)強(qiáng)度，在MKS制中單位用特斯拉（Tesla），簡(jiǎn)稱為特，代號(hào)為T。在CGS制中為高斯（Gaus）,簡(jiǎn)稱高（Gs）,與特的關(guān)系為1T=104GsB是表示某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向的矢量。122023/2/6磁通磁通－垂直通過(guò)一個(gè)截面的磁力線總量稱為磁通量，簡(jiǎn)稱磁通,用表示。一般情況：

nBαdAA13或

磁通密度2023/2/6磁通的單位與換算在MKS制中磁通的單位是韋伯（Weber），簡(jiǎn)稱韋，代號(hào)Wb.14在CGS制中，磁通的單位是麥克司韋（Maxwell），簡(jiǎn)稱麥,代號(hào)Mx.與MKS制換算關(guān)系為2023/2/62.3安培環(huán)路定律矢量H沿任意閉合曲線的積分等于此閉合曲線所包圍的所有電流的代數(shù)和(圖1.6),即dlHαI1I2I3根據(jù)右圖,方程右邊I4162023/2/6磁場(chǎng)強(qiáng)度單位如果磁場(chǎng)強(qiáng)度H與閉合路徑方向一致,閉合路徑的積分為

在MKS制中磁場(chǎng)強(qiáng)度單位為安/米.而在CGS制中為奧斯特,簡(jiǎn)稱奧,代號(hào)Oe.它們之間的變換關(guān)系為172023/2/62.4電磁感應(yīng)定律楞次定律法拉第定律SN運(yùn)動(dòng)方向182023/2/62.5電路中的磁元件1、自感自感系數(shù)20即電感單位

L=伏秒/安=歐秒=亨利簡(jiǎn)稱亨,代號(hào)H2023/2/6電感的感應(yīng)電勢(shì)符號(hào)和單位+

e-電流增加-e+電流減少單位(亨)212023/2/6自感電動(dòng)勢(shì)與能量關(guān)系22能量關(guān)系2023/2/6互感電動(dòng)勢(shì)24當(dāng)N1中電流i1變化時(shí),在N2中感應(yīng)電勢(shì)同理，i2變化時(shí)，在N1中感應(yīng)電勢(shì)2023/2/6電壓平衡方程式如果兩個(gè)耦合線圈都流過(guò)增量電流有25耦合系數(shù)2023/2/6互感的并聯(lián)與串聯(lián)電感值分別為L(zhǎng)1L2的兩個(gè)線圈有磁耦合26串聯(lián)：Lp=L1+L22M－－異名端串聯(lián)取正，同名端串聯(lián)取負(fù)并聯(lián)：分母中號(hào)決定原則：同名端并聯(lián)取正，異名端取負(fù)2023/2/6變壓器2變壓器負(fù)載28u1u2N1N2kRLi1i2或‘i’2＝N2i2/N1－次級(jí)反射電流2023/2/6漏感和寄生參數(shù)