降压转换器的铁氧体与铁粉环形线圈?

电器工程 电感器 铁氧体 铁芯 环形线圈
2022-01-19 09:01:46

我想知道小(13 毫米外径)铁氧体和黄白铁粉环形之间的区别。铁氧体磁环会在 5 A 电流下饱和吗?

我计划将内核用于降压转换器(大部分为 3 A,可能低于 200 kHz)。

这些是我正在看的:

铁氧体:https ://www.ebay.com/itm/Metal-Core-Power-Inductor-Ferrite-Rings-Toroid-Cord-25x10x15mm/310980203521 (也可提供 13 mm 外径)

铁粉:https ://www.ebay.com/itm/7mm-Inner-Diameter-Ferrite-Ring-Iron-Toroid-Cores-Yellow-White-50PCS-LW/181834403242

大多数降压转换器似乎使用黄白铁粉环形,像这样:https ://www.ebay.com/itm/5Pcs-Toroid-Core-Inductors-Wire-Wind-Wound-mah-100uH-6A-线圈-DIY/221981982278 .

从网上搜索,黄白色的磁环似乎磁导率为75,铁氧体磁导率为2300左右。这对饱和很重要吗?

我有一些环形线圈和一个 LCR 表,铁氧体环形线圈只需要几匝线就可以得到一个 1 mH 的电感器,而铁粉芯的匝数要多得多。如果通过电感器的峰值电流受到限制,这是否重要?

我猜铁氧体磁环在低电流(0-100 mA)和低频率(<100 kHz,因为我可以用更少的匝数获得更多的电感)时表现出色。但是,它们是否也适用于更高的电流(如 5-6 A 峰值)?

(PS:我问的另一个原因是,在我这里,铁氧体磁芯的价格是铁粉磁芯的一半。)

2个回答

涂漆的环形有一个颜色标准,黄色表示它具有防止饱和的滞后,并且适用于滤波电感器。但副作用是它的渗透性非常低。黑色铁氧体通常是变压器的不错选择。蓝色是一种昂贵的坡莫合金,比铁氧体更有效。绿色是用硅钢带包裹形成环形的低频滤波器。

该图表是通用的,因为它不包括诸如磁导率之类的细节,并且没有说明是铁、钢、铁素体还是坡莫合金,它是一种镍铁合金。

PC 电源的输出功率超过 1,000 瓦,它们使用 E 芯,因为它们很容易被机器缠绕,并且可以具有足够大的横截面以处理高达 10 安培/转的电流,而 10 mil 的微小气隙有助于很多。大型环形线圈需要昂贵的绕线机头,因此环形线圈在绕组数量较少的情况下更好地用于低压,例如汽车音响电源。

注意:有时实际原因决定了使用什么材料和形状的变压器,这并不总是最好的选择。成本和尺寸与效率竞争。工程和营销、销售的意见不一样,谁赢决定用什么。“刚刚好”赢得了大部分时间。

磁滞是铁或铁氧体磁芯需要更强的磁场来磁化的间隙,在去除电流后保留一点磁场。需要更强的反极性电流来反转磁芯磁场。通常,在驱动电流很小的情况下工作的 LCR 表会显示,其材料中内置有磁滞的磁芯的电感比相同匝数和相同横截面但由铁氧体或坡莫合金制成的磁芯具有低得多的电感。

要涵盖许多制造商制造的所有磁芯变化,您需要一本书,其中包含针对每种磁芯材料的特定图表。对于任何形状的任何给定磁芯,您需要该磁芯的制造商数据表或图表来了解磁导率和任何滞后因素以及峰值电流值与脉冲宽度的关系。引用 Ali..chenski 的评论:

铁磁材料的特征在于不止一个参数,其磁滞回线的形状(和角值)、饱和场、各种频率下的损耗等。你不能将这个多维参数空间映射到单个颜色编码的阵容上,每个材料具有多种特性,并且有数百种针对不同用途而设计的特定材料成分。没有数据表,内核可以是任何东西。

链接到 磁滞

在此处输入图像描述

由于 BH 曲线更平缓,铁粉在饱和度方面更便宜且更宽容。降压转换器和大多数其他 DC/DC 转换器都有一个缺点。

与大多数铁氧体相比,电感纹波电流会在铁粉中造成更多的磁芯损耗。交流纹波电流约为最大直流负载电流的 33% 是很正常的。因此,在最容易购买芯片的正统硬开关峰值电流模式开关机制中,您将在铁粉上获得较低的效率。

当我运行铁粉时,我设置了非常低的纹波电流,以使磁芯损耗非常低。