變壓器的磁性材料你了解多少

　　磁性材料以及變壓器的設計，主要說三種，一是硅鋼片構成的工頻變壓器，一種鐵硅鋁鐵粉芯磁環，還有一種是錳鋅鎳鋅材料構成的磁環。三種應用于不同場合，其中硅鋼片主要用于工頻變壓器，因為U值在1.5K附近，適中，Bsat值大，達1.5T，因此抗磁飽和強度。鐵硅鋁鐵粉芯材料U值低，一般在百附近，B值相對硅鋼片小，但是比高導材料(錳芯鎳鋅)大很多，主要用于直流分量大的場合。比如用于BUCK連續電流電路。而錳芯鎳鋅磁導率很高，最高最達10K，因此耦合性很好，主要用于小信號耦合傳輸。比如驅動信號以及電壓電流采樣。這種材料主要繞幾匝就能滿足感量要求以及合適的激勵電流。

　　說說變壓器的設計與磁性材料

　　首先我們知道變壓器是一個激勵電感和理想變壓器構成，當然還有初次級漏感。但我們可以先假設漏感忽略不記。那么變壓器主要參數就是激勵電流和匝數了，也就是磁動勢。這直接和B值有關。其他條件不變下，NI越大，B值越大，越容易磁飽和。那么好了，現在討論下NI值怎么取才能讓B值處在一個安全的范圍內。

　　相信大家知道B=UH，這是定義出來的，U就是磁導率，就是B與H的比值，U不是常數，但是在小H下B與H成線性關系(一般材料),而H=KNI，K是比例常數，N是匝數，I是激勵電流。那好了，如果要減小B值就得減小NI乘積(同一磁環)。激勵電流I是和電感量成反比的。如果增大電感量則激勵流會下降，但是N就得增大，否則電感量如何上升。我們知道電感量又和N^2成正比,L∝N*N?μ。而U=LI/T,把L值代進去得U∝N*N?μ?I/T。所以

　　B=μH=kμNI=k(μNUT)/(N^2*μ)=KUT/N

　　由此式可知B∝1/N。所以增大N就能減小B值，所以理論上我們最好讓N值無窮大，這樣B不容易飽和，但是實際情況總有個度,首先就是我們的變壓器功率。

　　因為我們總要輸出一定功率，否則變壓器就失去了作用。既然要輸出功率那么肯定有一的電流過繞線，若取得很細，則線壓降很大，線損很大。若線取得粗則磁環大小限制，不能繞下那么多繞線，所以匝數就有限。除非增大磁環。當然我們不必要取B值太小，否則磁環利用率低，所以我們要取個平衡值。

　　因此變壓器設計首先考慮功率輸出，然后確定需要多大的導線。線徑確定后就開始選擇磁環大小。根據磁環大小來得到一個合適的L值，在該值下算出I，然后乘以N，看是否超出B值，若超出則增大N，直到B值在一定范圍內，假如線繞不下則換體積更大的磁環。下面驗證為什么不增大導率減少N以用小體積磁環得到大功率輸出。