超微晶磁芯在开关电源中的应用

　　0 引言

　　微晶磁芯具有较高的饱和磁感应强度(1.l～1.2T)，高磁导率，低矫顽力，低损耗及良好的稳定性、耐磨性、耐蚀性，同时具有较低的价格，在所有的金属软磁材料芯中具有最佳的性价比。用于制作微晶铁芯的材料被誉为”绿色材料”，广泛应用于取代硅钢，坡莫合金及铁氧体，作为各种形式的高频(20～100 kHz)开关电源中的大中小功率的主变压器、控制变压器、波电感、储能电感、电抗器、磁放大器、饱和电抗器磁芯、EMC滤波器共模电感和差模电感磁芯、.IDSN微型隔离变压器磁芯，也广泛应用于各种类同精度的互感器磁芯。

　　1 超微晶磁芯的主要特点

　　VITROPERM 500F铁基超微晶磁芯具有以下特点：

　　1)极高的初始磁导率，μ=30 000～80 000，且磁导率随磁通密度和温度的变化非常小;

　　2)磁芯损耗极低，并且在一40～+120℃范围内不随温度而变化;

　　3)非常高的饱和磁通密度(Bs=1.2T)，允许选择较低的开关频率，能降低开关电源及EMI滤波器的成本;

　　4)磁芯采用环氧树脂封装，机械强度高，无磁滞伸缩现象，能承受强振动;

　　5)可取代传统的铁氧体磁芯以减小开关电源的体积.提高可靠件.

　　超微晶磁芯的型号很多，所传输的功率可从50 W到11kW。几种常用磁性材料的性能比较见表1。

　　2 超微晶磁芯在开关电源中的应用

　　2.1 超微晶磁芯材料在高频变压器中的应用

　　目前，高频变压器一般选用铁氧体磁芯。VITROPERM 5OOF铁基超微晶磁芯与德国两门子公司生产的N67系列铁氧体磁芯的性能比较，如图1所示。图1(a)为磁导率的相对变化率与温度的关系曲线;图1(b)为磁感应强度(B)与矫顽力(H)的关系曲线;图1(c)则为损耗.温度曲线。由图l(a)可见，超微晶磁芯的磁导率随温度的变化量远远低于铁氧体磁芯，可提高开关电源的稳定性和可靠性。由图l(b)可见，超微晶磁芯的/μB乘积比铁氧体磁芯高许多倍，这意味着可大大减小高频变压器的体积及重量。由图1(c)可见，当温度发生变化时，超微晶磁芯的损耗远低于铁氧体磁芯。此外，铁氧体磁芯的居里点温度较低，在高温下容易退磁。若采用超微晶磁芯制作变压器，即可将工作时的磁感应强度变化量从O.4T提高到1.OT，使功率开关管的工作频率降低到100kHz以下。

　　2.2 超微晶磁芯在共模电感中的应用

　　采用超微晶磁芯制作共模电感(亦称共模扼流圈)时，只须绕很少的匝数，即可获得很大的电感量，从而降低了铜损，节省了线材，减小了共模电感的体积。用超微晶磁芯制成的共模电感具有很高的共模插入损耗，能在很宽的频率范围内对共模干扰起到抑制作用，因而不需要使用复杂的滤波电路。分别用铁氧体磁芯、超微晶磁芯制成共模电感，二者的外形比较如图2所示。