开关电源磁性元件：损耗竟有这么多
时间：2022-03-13作者：佚名
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开关电源磁性元件一般指变压器和电感。变压器在开关电源中应用非常广泛，变压器的作用大致是提供初级和次级的电气隔离，使输出电压或升或降，传送能量。电感在开关电源中起着储能和滤波作用。在典型的降压转换中，电感的一端是连接到DC输出电压，另一端通过开关频率切换连接到输入电压或者GND，在开关判断期间对负载提供持续的能量。 通常情况下，磁性元件的损耗占开关电源总损耗的15%左右，了解磁性元件的损耗的组成对提高电源效率具有重要意义。 与变压器和电感有关的损耗主要有三种：磁滞损耗、涡流损耗和电阻损耗。在设计和构造变压器和电感时可以控制这些损耗。 磁滞损耗 磁滞损耗与绕组的匝数和驱动方式有关。它决定了每个工作周期在B-H曲线内扫过的面积。扫过的面积就是磁场力所作的功，磁场力使磁心内的磁畴重新排列，扫过的面积越大，磁滞损耗就越大。该损耗由式(6)给出。 如公式中所见，损耗是与工作频率和最大工作磁通密度的二次方成正比。虽然这个损耗不如功率开关和整流器内部的损耗大，但是处理不当也会成为一个问题。在100kHz时，Bmax应设定为材料饱和磁通密度Bsat 的50%。在500kHz时，Bmax应设定为材料饱和磁通密度Bsat的25%。在1MHz时，Bmax应设定为材料饱和磁通密度Bsat的10%。这是依据铁磁材料在开关电源(3C8等)中所表现出来的特性决定的。 涡流损耗 当变压器工作时。磁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使磁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。 涡流损耗比磁滞损耗小得多，但随着工作频率的提高而迅速增加，如式(7)所示。 涡流是在强磁场中磁心内部大范围内感应的环流。一般设计者没有太多办法来减少这个损耗。 电阻损耗 |
