铁氧体磁心高频变压器设计.docx

铁氧体磁心高频变压器设计2007 年 09 月 01 日 12:34　来源: 《国际电子变压器》2007 年 8 月刊　作者： 王全保1 慨述1.1 高频变压器的定义与分类高频变压器是相对于音频和工频变压器而言的但是，由于高频的范围太广，要明确的划分是困难的因此，我们可将工作频率在音频以上的变压器统称为高频变压器应该说，这种叫法是不严格的为此，根据其工作频率，我们将高频变压器分为以下几类：① 按频率范围分为a. kHz 级高频变压器，它是指工作频率在 20kHz 至几百 kHz 的高频变压器；b. MHz 级高频变压器，它是指工作频率在 1MHz 以上的高频变压器② 按工作频带分为a. 单频或窄频级高频变压器，它是指工作频率为单频或是一个很窄的频段，如变换器变压器、振荡器变压器等；b. 宽频带变压器，它是指工作在一个很宽频率范围内的变压器，如阻抗变换器变压器、通讯变压器、宽带功率放大器变压器等1.2 kHz 级高频变压器的特点① 工作频率在几百 kHz 以下；② 一般采用锰锌铁氧体材料；③ 是目前使用最多的高频变压器；④ 大部分是单频或窄频级的变压器2 用于高频变压器中的铁氧体材料2.1 高频变压器用铁氧体材料的特性和主要用途用于高频变压器中的铁氧体材料均为软磁铁氧体材料。

由于软磁铁氧体材料的电阻率高，高频损耗小，易于大批量生产，产品的一致性好，成本低，是目前高频变压器中使用量最大的一种磁性材料软磁铁氧体材料主要分为 Mn-Zn 铁氧体和 Ni-Zn 铁氧体两大类Mn-Zn 铁氧体用于工作频率在 0.5~1MHz 以下的高频变压器中，Ni-Zn 铁氧体用于工作频率在 1MHz 以上的高频变压器中Mn-Zn 和 Ni-Zn 铁氧体材料的品种很多，材料特性也各不相同，分别用于各种不同要求的高频变压器和电感器中主要包括以下几个方面：① 功率变压器，用于传输功率，变换电压和隔离等要求材料有高的饱和磁感应强度和低功率损耗② 信号传输变压器，用于不失真的传输交流或脉冲信号，阻抗匹配，隔离等要求材料有高磁导率，低磁滞损耗和对直流的敏感小③ 电信领域的滤波器电感，要求有良好的稳定性和高 Q 值材料的损耗小、在规定的温度范围内有很低的温度系数、对时间有很好的稳定性④ 干扰抑制器，抑制不需要的高频干扰信号，通过有用的高频信号要求在覆盖的频率范围内有高阻抗（高磁导率）⑤ 延迟脉冲电路的电感，用于脉冲的延迟要求材料有高的磁导率⑥ 储能、平滑电路电感要求材料有高的饱和磁感应强度值。

⑦ 调谐回路电感，有一定的通频带要求材料有适当的损耗和较好的温度稳定性2.2 高频变压器用铁氧体磁心种类铁氧体磁心由模压烧结而成，种类很多，主要有 E 形、罐形、U 形和环形等四大类2.2.1 E 形磁心这是一种典型的壳式磁心，也是变压器中最常用的一种磁心主要有 EE 型、EI 型两种，截面均为方形其派生品种为 ER 和 ETD 型，其截面为圆形EE 和 EI 型主要用于工作频率偏低的普通变压器，圆截面的 ER 和 ETD 型磁心，因其线圈的平均匝长短，故其使用频率可高于 EE和 EI 型磁心，并以 ETD 型磁心应用最广此外，低矮型 E 形磁心在平面变压器中的应用十分广泛，如低矮型 EI 型磁心、EFD 型、EQ 型等① EE 型磁心图 1 为 EE 型磁心的外形图，表 1 为其尺寸② EI 型磁心图 2 为 EI 型磁心的外形图，表 2 为其尺寸③ EC 型磁心图 3 为 EC 型磁心的外形图，表 3 为其尺寸④. ETD 型磁心图 4 为 ETD 型磁心的外形图，表 4 为其尺寸2.2.2 罐形磁心罐形磁心也是变压器中常用的一种磁心，它同 E 形磁心一样，属壳式结构。

罐形磁心的优点是屏蔽性能好，漏磁和分布电容小，电感易于调节，适用于高频变压器和电感器RM 型磁心是在罐形磁心基础上发展起来的，其引线槽切口大，特别适用于多绕组或大电流变压器罐形磁心和 RM 型磁心的中心柱分为有孔与无孔的两种，有孔的磁心一般用作电感线圈或调谐变压器，其电感可以调节；无孔的磁心截面积大，一般用作功率变压器或宽带变压器为满足平面变压器的需要,低矮型无中心孔的 RM 磁心已有生产在罐形磁心基础上派生出来的磁心有 EP 型和 PQ 型磁心它兼有罐形磁心的优点，又可作为功率变压器磁心来使用① 罐形磁心图 5 为罐形磁心的外形图，表 5 为其主要尺寸② RM 型磁心图 6 为 RM 型磁心的外形图，表 6 为其主要尺寸③ PQ 型磁心图 7 为 PQ 型磁心的外形图，表 7 为其主要尺寸2.3 常用铁氧体磁心参数在进行高频变压器计算时，必须知道所选磁芯的等效参数及其有关的参考数据，表 8 为 EE 型磁芯的参数，表 9 为 EI 型磁芯的参数，表 10 为 EC 型磁芯的参数，表 11 为 ETD 型磁芯的参数，表 12 为罐形磁芯的参数，表 13 为 RM 型磁芯的参数，表 14 为 PQ 型磁芯的参数。

表8 至表 14 中的磁芯有效参数计算公式如下：磁芯系数 C1、C2式中 C1——磁芯系数（mm-1）；C2——磁芯系数（mm-3）；l——磁芯横截面相等部分的长度（mm）A——磁芯给定部分的横截面积（mm2 ）磁芯有效磁路长度 le、有效截面积 Ae 和有效体积 Ve式中 le——磁芯有效磁路长度（mm）；Ae——磁芯有效截面积（mm2）；Ve——磁芯有效体积（mm3）更详细的计算，可参考行业标准 SJ/T 10281-91《磁芯零件有效参数的计算 》表 8 至表 14 中的磁芯参考数据意义如下：lm ——线圈平均匝长（cm ）；SM ——磁芯窗口面积，它等于磁芯窗口宽度与窗口高度的乘积（cm2）；GC ——磁芯质量（g）；AP ——面积乘积（cm4），是按输出功率选择磁芯尺寸的一个重要参数，其计算公式为AZ ——磁芯结构系数（cm5 ），是按效率或调整率选择磁芯尺寸的一个重要参数，其计算公式为Fm+FC ——变压器线圈散热表面积与磁芯散热表面积之和（cm2 ），用于温升计算AT——变压器结构常数（cm4），是按初级电感和电阻选择磁芯尺寸的一个参数，其计算公式为。