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        解密高频电源工程师为什么青睐非晶磁环

        2020-11-14 10:47:12

        随着时代的发展和生活质量的提高,无论我们在生活中还是工作中,对电源的需求数量越来越多,领域越来越广泛,电器的功率从几十瓦特到几十千瓦甚至几百千瓦。

        高频电源生活中无处不在,举个例子:我的父亲喜欢种菜,去年的时候有段时间,天气干旱,长时间没有下雨,可把老爸愁坏了,因为年龄大了,挑水浇菜比较吃力,正好我遇见了,我把家里的潜水泵放在电瓶三轮车上,加一个逆变电源就可以浇水了,这里就用到了逆变电源。现在的技术,巴掌大的电源,可以做到几千瓦的功率,是不是很牛呢

        在讲高频电源之前,先解释一下最近有个DIY的朋友提的傻瓜问题:什么是高频电源,我们的电瓶是什么电源?

        其实我们生活中只会用到两种电,一种是直流电,另一种是市电,直流电就是电池或者电瓶里面的电,非常纯净,不存在频率的问题;市电就是50HZ/60HZ AC220V 的电,那什么是高频电源呢?


        高频电源就是为了需要,把频率提高到1000hz(1KHZ)以上,或者20KHZ以上,那么为什么要把频率提高呢?我们知道,我们在不考虑损耗的前提下,同样大的截面积的磁环或者铁芯,能够承受更大的功率传输,也就是说,提高了频率,我们就可以在不增加体积的情况下,大大的增加了电源的功率。

        说明白了上面的问题,我们开始解释为什么高频电源工程师那么青睐非晶磁环,根据公式(公式是经验值)功率与磁环的有效截面积、窗口面积、频率、电流密度、饱和磁感应强度这五个参数成正比关系,所以我们要想提高功率,电源的体积不能变大,我们只能增加频率,但是提高了频率后,在工频下最牛的材料----硅钢片就变得到处都是缺点了;

        俗话说丑媳妇怕见公婆,硅钢片呢,就最怕提高频率,本来在工频下,硅钢廉价,Bs高,功率大,然而提高频率后损耗急速上升,这种损坏分为两种,一种铁芯本身的损耗增加了,也就是磁滞损耗增加,再一个就算涡流引起的涡流损耗。这种损坏增大,会有两种坏的结果,第一个就是浪费电,因为电在转化的时候通过热量浪费了,第二个就是发热引起其他元器件或者密封件的安全系数下降,造成安全隐患。

        就是因为硅钢的这些高频缺点,才有了非晶的用武之地,这里说的非晶是指的1k107材料,非晶磁环现在国内可以做到20Khz /0.5T下的损耗在25w/kg以内,做的好一点儿的可以控制在18w/kg以内。

        我有一位朋友就是做高频电源的,听他讲,使用非晶磁环结合他设计的电路,整个电源的转化率达到了95%左右,剩余的5%的损耗为铁芯损耗、铜线损耗、MOS管等元件的损耗的总和,这个效率是远远高于同行标准的。

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