电磁元件培训教材学习教案

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1、会计学1电磁电磁(dinc)元件培训教材元件培训教材第一页，共133页。第1页/共133页第二页，共133页。第2页/共133页第三页，共133页。第3页/共133页第四页，共133页。第4页/共133页第五页，共133页。第5页/共133页第六页，共133页。第6页/共133页第七页，共133页。第7页/共133页第八页，共133页。第8页/共133页第九页，共133页。第9页/共133页第十页，共133页。第10页/共133页第十一页，共133页。第11页/共133页第十二页，共133页。第12页/共133页第十三页，共133页。第13页/共133页第十四页，共133页。第14页/共133

2、页第十五页，共133页。第15页/共133页第十六页，共133页。第16页/共133页第十七页，共133页。第17页/共133页第十八页，共133页。第18页/共133页第十九页，共133页。第19页/共133页第二十页，共133页。第20页/共133页第二十一页，共133页。第21页/共133页第二十二页，共133页。第22页/共133页第二十三页，共133页。其 中 ， t 1 = 6 0 S ，t2=600S。第23页/共133页第二十四页，共133页。现峰值。对于开关电源用MnZn铁氧体，人们通过控制Fe2+的浓度来控制K1=0的温度，从而控制miT曲线第二峰的位置，即控制磁芯损耗最低

3、点温度TP值。第24页/共133页第二十五页，共133页。第25页/共133页第二十六页，共133页。第26页/共133页第二十七页，共133页。 10.5ffr磁谱和截止频率fr11 截止频率fr 截止频率是软磁材料能够应用(yngyng)的频率范围的重要标志。第27页/共133页第二十八页，共133页。第28页/共133页第二十九页，共133页。第29页/共133页第三十页，共133页。用各类电力变压器、配电变压器、电机、各类电子系统和家用电器中的中小功率低频变压器、扼流圈、电感器、电抗器中。第30页/共133页第三十一页，共133页。第31页/共133页第三十二页，共133页。第32页/

4、共133页第三十三页，共133页。第33页/共133页第三十四页，共133页。第34页/共133页第三十五页，共133页。第35页/共133页第三十六页，共133页。第36页/共133页第三十七页，共133页。第37页/共133页第三十八页，共133页。第38页/共133页第三十九页，共133页。第39页/共133页第四十页，共133页。第40页/共133页第四十一页，共133页。磁粉芯工艺(gngy)原料配制粉碎制粉还原处理绝缘处理压制成型烧结老化处理表面处理第41页/共133页第四十二页，共133页。第42页/共133页第四十三页，共133页。第43页/共133页第四十四页，共133页。第

5、44页/共133页第四十五页，共133页。第45页/共133页第四十六页，共133页。第46页/共133页第四十七页，共133页。磁导率：26、60、75、90、125。第47页/共133页第四十八页，共133页。第48页/共133页第四十九页，共133页。第49页/共133页第五十页，共133页。第50页/共133页第五十一页，共133页。第51页/共133页第五十二页，共133页。第52页/共133页第五十三页，共133页。第53页/共133页第五十四页，共133页。等。第54页/共133页第五十五页，共133页。第55页/共133页第五十六页，共133页。第56页/共133页第五十七页，

6、共133页。Permeability（）14 26 60 125 147 160 173 200 300 550 vs T dynamic range（-50 to +100）Painted core usable to 200Curie Temperature =4500.6%0.6%0.6%0.6%0.6%0.6%0.6%7.0% vs B dynamic range 50 to 4000 guass（peak at 1000 guass）0.4%0.4%0.8%1.4%1.9%2.5%4.0%20.0% vs F， flat to(MHz)952.710.70.50.1500.09第57

7、页/共133页第五十八页，共133页。频率 10kHz 100kHz 500kHz 1MHzMPP粉芯 2 5 9 12铁硅铝粉芯 2 9 18 20非晶态合金薄带 2 15 25 25HF粉芯 5 15 40 40铁粉芯 20-40 20-60 25-100 13-21第58页/共133页第五十九页，共133页。第59页/共133页第六十页，共133页。第60页/共133页第六十一页，共133页。第61页/共133页第六十二页，共133页。第62页/共133页第六十三页，共133页。第63页/共133页第六十四页，共133页。第64页/共133页第六十五页，共133页。第65页/共133页第

8、六十六页，共133页。C O R E L O S S v s T E M P E R A T U R E 1 0 0 k H z , 1 k GT E M P E R A T U R E OC-6 0-4 0-2 002 04 06 08 01 0 0C O R EL O S Sm W /c m35 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 04 0 04 5 0F M A T E R IA LP M A T E R IA LR M A T E R IA L第66页/共133页第六十七页，共133页。第67页/共133页第六十八页，共133页。第68页/共133页第六十九页，

9、共133页。第69页/共133页第七十页，共133页。第70页/共133页第七十一页，共133页。第71页/共133页第七十二页，共133页。第72页/共133页第七十三页，共133页。DC Magnetizing Force (Oersteds)1101001000Per Unit of Initial Permeability0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0FerriteMPPKool MHigh Flux第73页/共133页第七十四页，共133页。第74页/共133页第七十五页，共133页。第75页/共133页第七十六页，共133页。第76页/共133页

10、第七十七页，共133页。第77页/共133页第七十八页，共133页。第78页/共133页第七十九页，共133页。第79页/共133页第八十页，共133页。第80页/共133页第八十一页，共133页。第81页/共133页第八十二页，共133页。第82页/共133页第八十三页，共133页。lMagnetic field intensityH (A/m)lFlux densityB = mH = m0(1+mr)H (T)lMagnetic fluxlSelf inductancelReluctanceElectromagnetic induction)(WbBAdA AB B)(2HlANLiNL

11、mNiRHAlRmmm)(/1dtdiLudtdNu第83页/共133页第八十四页，共133页。第84页/共133页第八十五页，共133页。Total magnetic core losses are mainly a combination ofhysteresis loss and eddy current lossesSteinmetz constants, curve fit:x and y are material dependent222BfBfPPPswswehcoreeyxswcoreVBCfP第85页/共133页第八十六页，共133页。lSkin effect is casu

12、ed by eddy currents induced in a conductor by the time dep. current in that conductorlProximity effect is casued by eddy currents induced in a conductor by the time dep. current in adjacent conductorsEddy currentsSkin effectProximity effect第86页/共133页第八十七页，共133页。Skin effectProximity effect第87页/共133页第

13、八十八页，共133页。第88页/共133页第八十九页，共133页。第89页/共133页第九十页，共133页。第90页/共133页第九十一页，共133页。第91页/共133页第九十二页，共133页。第92页/共133页第九十三页，共133页。第93页/共133页第九十四页，共133页。第94页/共133页第九十五页，共133页。第95页/共133页第九十六页，共133页。第96页/共133页第九十七页，共133页。第97页/共133页第九十八页，共133页。第98页/共133页第九十九页，共133页。第99页/共133页第一百页，共133页。CM inductorslUse ferrite to

14、roidslUse materials with m 10k due to freq.responselIf size a problem, try amorphous/nanocrystalline cores第100页/共133页第一百零一页，共133页。lSmall power: use toroids of powder materialInput DM: Iron powder due to pricePFC: KoolMy, HighFlux, MPPOutput: Iron PowderlLarge power: consider ferrites due to priceBe

15、aware of airgap effectsBe aware of temp dependence of saturationlHighest power: Use amorphous core due to spaceBe aware of airgap effects第101页/共133页第一百零二页，共133页。第102页/共133页第一百零三页，共133页。lMagnet wire+ cheap, high utilization - not reinforced insulationlCu-foil+ best utilization, reinforced insulation

16、if taped in two layers - can cause failures because of sharp edges etc.lTripple insulated wire+ reinforced insulation - bad utilization, expensive, limited in sizeslLitz and twist wire + excellent high freq performance - expensive, difficult in production, not reinforced ins.第103页/共133页第一百零四页，共133页。

17、VacLook at the inductors in an AC/DC-converterlfunctionldesignlrealizationlmaterial第104页/共133页第一百零五页，共133页。lFunction:attenuate the conducted CM-noise to mainsthrough high impedance for f fswhigh Zlow Z第105页/共133页第一百零六页，共133页。lBuildingHigh impedance high-i coreCurrent compensation 2 windingstoroid, n

18、o residual airgap high AL* isolation lindningarna p varsin halva av krnanE-core, residual airgap * isolation 2-section bobbin第106页/共133页第一百零七页，共133页。RLDMLCMCwSimple representation第107页/共133页第一百零八页，共133页。DesignCM inductance, LCM = ALN2Heat, P = RI2AL第108页/共133页第一百零九页，共133页。第109页/共133页第一百一十页，共133页。Dif

19、ferential Flux can be estimated for normal wound CM-inductors(from Magnetics Inc.)lPermeability seen by differential flux is 20 (recall open path length of core)lEffective Area of differential path is 10 times core area, and path length is core path lengthlCan use Amperes Law to find H (A/m or Oe),

20、and B = H (in Gauss if H in Oersteds)eeDMeeDMlANLl INIANINL020400102022mm第110页/共133页第一百一十一页，共133页。Winding capacitancewCMresCLf21fresfres/2fresfres第111页/共133页第一百一十二页，共133页。lFunction:Limit the current rippleStore energyDesignEnergy storageInductanceCore lossesWinding lossesCapacitance第112页/共133页第一百一十三

21、页，共133页。Energy Storage:PFC-inductors usually flux-limited (not loss-limited)The area product can be used to choose core size2max,maxmaxmax,max,212inmmeaeinainLIEKJBEAWBNALIJKWNI第113页/共133页第一百一十四页，共133页。swDCininfUtLtI1)sin(1)sin(At peak of input voltage, t = /2:Ripple current through inductor:swDCini

22、nfUIL11min,maxmin,minDTLtIin)sin(LUinUDC ID第114页/共133页第一百一十五页，共133页。When core has been chosen (e.g. From WaAe)Ferrite or metal sheet core (assuming all energy in airgap)Toroidmin02maxmax,minLANlABILNegeinmLALNmin第115页/共133页第一百一十六页，共133页。Core lossesWinding losseseytxswcoreVBfCP32,IIrmsac第116页/共133页第一

23、百一十七页，共133页。dAPhysical capacitance:dACrfys0d+-u3fyseffCCEffective capacitance:A第117页/共133页第一百一十八页，共133页。dA+-u4fyseffCCdA/2+-u16fyseffCCEffective capacitance:Effective capacitance:Winding Capacitance increased DM-noise第118页/共133页第一百一十九页，共133页。Winding Capacitance increased DM-noiseu+-Parallel layers:N

24、o voltage between layers, only between wires in same layerCapacitance through core can dominate connect core to ground第119页/共133页第一百二十页，共133页。Same design principles as forPFC-inductor)1()()(max, 2maxmax, 2maxmax, 2minswoutoutoutfUUIUUDTIUULLU2,maxUout ID第120页/共133页第一百二十一页，共133页。第121页/共133页第一百二十二页，共1

25、33页。第122页/共133页第一百二十三页，共133页。第123页/共133页第一百二十四页，共133页。第124页/共133页第一百二十五页，共133页。第125页/共133页第一百二十六页，共133页。Turns ratio12122nNNfABDUNUDUnswetmaxmin,inmax,utmaxmin,inn = N1:N2第126页/共133页第一百二十七页，共133页。22rms,acDCrDCDCcuIRFIRPAC-resistansfaktor fr M=1,3,511010010000,1110X (h/d)FrKrFrKrFrKr第127页/共133页第一百二十八页，共133页。CapacitancesCM noiseSwitch losses第128页/共133页第一百二十九页，共133页。54. 053elossVPT833. 0)/(SAPTlossSA = SurfaceNormal ConvectionFerritesToroids第129页/共133页第一百三十页，共133页。第130页/共133页第一百三十一页，共133页。第131页/共133页第一百三十二页，共133页。第132页/共133页第一百三十三页，共133页。