不要小看了開關電源中「高頻磁芯的形狀」,他們對變壓器有哪些影響?

2020-12-09 電子工程專輯

開關電源中高頻磁芯很常見，當你面對形狀各異的高頻磁芯，你能解釋出來它們究竟有何不同嗎？


高頻變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其餘的繞組叫次級線圈。變壓器的磁芯包括罐型磁芯，RM型磁芯，E型磁芯，EC、ETD和EER型磁芯，PQ型磁芯，EP型磁芯，EP型磁芯，環形磁芯等磁芯，那麼這些磁芯對變壓器的工作有何影響呢？


下面請看具體的分析。

骨架和繞組幾乎全部被磁芯包裹起來，致使它對EMI的屏蔽效果非常好；罐型磁芯尺寸均符合IEC標準，在製造的時候互換性非常好；可提供簡單型骨架(無插針的)和PCB板安裝骨架(有插針)；由於罐型形狀的設計，致使與其它類型同等尺寸的磁芯相比費用更高；由於它的形狀不利於散熱，因此不適於應用於大功率變壓器電感器。


與罐型相比，切掉了罐型的兩個對稱的側面，這重設計更有利於散熱和大尺寸的引線引出；與罐形相比，節約了大約40%的安裝的空間；骨架有無針型的和插針型的；可以採用一對夾子進行安裝；RM型磁芯可以作成扁平形狀(適合現在的平面變壓器或者是直接把磁芯裝配到已經設計好繞組的印製板電路上)；雖然屏蔽效果不如罐型的好，但是仍然不錯。



與罐型磁芯相比，E型磁芯的費用要低的多，再加上繞制和組裝都比較簡單，這種磁芯形狀現在應用最廣，但是它的缺點是不能提供自我屏蔽；E型磁芯可以進行不同方向的安裝，也可以幾付疊加應用更大的功率；這種磁芯可以作成扁平形狀(是現在平面變壓器很流行的磁芯形狀)；也可以提供無針和插針型骨架；由於其散熱非常好、可以疊加使用，一般大功率電感器和變壓器都使用這種形狀的磁芯。



這些類型的磁心結構介於E型和罐型之間。和E型磁芯一樣，他們能提供足夠的空間供大截面的引線引出(適合現在開關電源低壓大電流的趨勢)；這些形狀的磁心散熱也非常好；有於中心柱為圓柱形，與相同截面的長方體相比，單匝的繞組的長度縮短了11%，這樣致使銅損也降低了11%，同時使的磁心能提供一個更高的輸出功率;同時中心柱為圓柱形，與長方體中心柱相比，也避免了由於長方體稜角在繞制時破壞繞組線材絕緣的隱患。




PQ型磁芯專門為開關電源用電感器和變壓器設計。PQ形狀的設計優化了磁芯體積、表面積和繞組繞制面積之間的比率；這種設計，使得這種設計，使得在最小的變壓器體積和重量下，獲得最大的輸出功率，並且佔用最小的PCB安裝空間；可以使用一付夾子進行安裝固定；這種有效的設計也使的磁芯的磁路截面積更加統一，因此這種磁芯結構也使得比其它的磁芯結構設計有更少的工作熱點。



EP型磁芯的圓形中心柱立體形結構，除了與PCB板接觸的末端外，完全的把繞組包裹了起來，屏蔽非常好；這種獨特的形狀最小化了在兩片磁芯裝配時接觸面形成的氣隙的影響，並且提供了一個更大的體積和總的空間利用率的比例。


對於製造商來說，環型磁芯是最經濟的，在與其可比較的各種磁芯中，它的花費是最低的；由於使用骨架，附加的和組裝的費用等於零；適合時可以使用繞線機進行繞制；它的屏蔽也是非常不錯的。


以上就是為大家總結的有關高頻變壓器磁芯形狀對變壓器的工作有何影響的分析，希望可以幫到大家。


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    >《60小時精通LLC開關電源設計》視頻教程已經在淘寶店鋪上架預售。在設計反激變壓器時經常會採用 Ap 法來選擇磁芯，然而常見的 Ap 法公式算出的結果並不準確（普遍偏小）通常還要結合經驗法。從原理講 Ap 法並無不妥，造成偏差的原因就在于波形係數設置的不正確，下面將用公式逐一的推出和驗證反激變壓器的正確的波形係數。
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