磁性元件专题

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,磁 性,元,件 专 题,1.概,述2.磁 的 基 础 知 识3.磁 材 料4.开 关 电 源 中 的 磁 元 件5.线 圈6.变 压 器 设 计7.直 流 电 感和反激变压器 设 计8,.特 殊 磁 元 件,1,主要内容,1,.概,述,在 开 关 中磁 元 件-体 积2030%,重量3040%,损耗2030%.特点:1)无标准商品化元件；2)优化函数多重;3)磁学基础差;4)实践和经验.,2,磁元件的发展:高频化;平面化;模块化;,集成化;阵列化;混合电路,.,高频化,减少体积，提高频率遇到的问题：,损耗,=1.21.7,=,2.22.7,发热与散热,寄生参数,L,C,仿真困难建模问题,3,平面变压器,4,平面化,优点,：,适用于模块,L,s,小,线圈用,PCB,板，参数重复性好,易于制造和装配,可靠性高,散热容易,5,模块化,引脚 绝缘树脂 磁芯,DIP,双列直插,电感,变压器,利用,PCB,作为线圈的一部分,N,1,/N,2,=4:4,N=8,6,模块化优点：,标准化；例如DIP封装。,PCB是线圈的一部分；,由于标准化，可象R,C元件一样装配；,可实现多功能；,参数稳定；,商品化。,7,集成化,集成化的概念不是新的，如三相变压器是三个单相变压器综合的结果。,低输出电压变压器既要减少整流器件压降，又要减少接头，希望变压器和电感、电感和电感、变压器和变压器组合在一个磁芯上，合并在一个线圈中，最少的接头。这就是所谓磁集成。,8,2,.磁的基础知识,2.1,磁的基本概念,物质的磁现象,磁的单位,磁的基本定律-安培环路定律和电磁,感应定律,磁路,9,物质的磁现象,磁性物质,磁化和去磁,磁体的极性和磁力线,磁场与磁场能量,磁场对载流导体的作用,10,右手定则,磁场方向,电流方向,磁场方向,电流方向,11,2.2,磁的单位,磁感应强度磁通密度,B,单位长度导线，流过单位电流，在一个磁场中，受到单位的力（符合左手定则），这个磁场的磁感应强度称为单位磁感应强度，在,MKS,制中单位用特斯拉（,Tesla），,简称为特，代号为,T。,在,CGS,制中为高斯（,Gaus）,简称高（,Gs）,与特的关系为1,T=10,4,Gs,B,是表示某点磁场强度和方向的矢量。,12,磁通,磁通垂直通过一个截面的磁力线总量称为磁通量，简称磁通,用,表示。一般情况：,n,B,dA,A,13,或,磁通密度,磁通的单位与换算,在,MKS,制中磁通的单位是韦伯（,Weber），,简称韦，代号,Wb.,14,在,CGS,制中，磁通的单位是麦克司韦（,Maxwell），,简称麦,代号,Mx.,与,MKS,制换算关系为,磁导率,和磁场强度,H,电流产生磁场强度因材料的不同而不同.用一个系数,表征材料的特性,.,相同电流产生磁场强的就越大.,用,表征材料特性,磁感应强度与的比值只与产生磁场的电流有关,即.,H,称为磁场强度,也是向量,15,2.3,安培环路定律,矢量,H,沿任意闭合曲线的积分等于此闭合曲线所包围的所有电流的代数和(图1.6),即,dl,H,I,1,I,2,I,3,根据右图,方程右边,I,4,16,磁场强度单位,如果磁场强度,H,与闭合路径方向一致,闭合路径的积分为,在,MKS,制中磁场强度单位为安/米.而在,CGS,制中为奥斯特,简称奥,代号,Oe.,它们之间的变换关系为,17,2.4,电磁感应定律,楞次定律,法拉第定律,S,N,运动方向,18,电磁感应定律,如果是多匝线圈,式中,：,N,磁链（,Wb),19,2.5电路中的磁元件,1、,自感,自感系数,20,即,电感单位,L,=,伏秒/安=欧秒=亨利,简称亨,代号H,电感的感应电势符号和单位,+,e -,电流增加,-,e +,电流减少,单位,(亨),21,自感电动势与能量关系,22,能量关系,2、互感,线圈之间互感,23,N,1,N,2,i,1,i,2,11,12,互感系数,M,N,1,N,2,i,1,i,2,同名端用 表示,互感电动势,24,当,N,1,中电流,i,1,变化时,在,N,2,中感应电势,同理，,i,2,变化时，在,N,1,中感应电势,电压平衡方程式,如果两个耦合线圈都流过增量电流有,25,耦合系数,互感的并联与串联,电感值分别为,L,1,L,2,的两个线圈有磁耦合,26,串联：,L,p,=,L,1,+,L,2,2,M,异名端串联取正，,同名端串联取负,并联：,分母中 号决定原则：同名端并联取正，异名端取负,变压器1,27,空载：电压激励，初级,次级：,变比：,变压器2,变压器负载,28,u,1,u,2,N,1,N,2,k,R,L,i,1,i,2,或,i,2,N,2,i,2,/N,1,次级反射电流,漏感和寄生参数,29,L,s,L,m,R,i,R,e,R,2,N,1,N,2,C,C,u,i,u,2,正弦波电压激励的变压器,如果磁芯磁导率不是无穷大，忽略漏感和线圈电阻,有,所以,即,30,