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凡亿专栏 | 工程师如何处理开关电源的磁芯损耗?
工程师如何处理开关电源的磁芯损耗?

在开关电源设计中,总会碰见各种各样的损耗,其中之一是磁芯损耗,由磁滞损耗和涡流损耗组成,难以直接估测,需要精确计算与合理选择磁芯材料来控制。

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1、知晓磁芯损坏的组成

磁滞损耗:与磁芯偶极子重新排列相关,正比于频率和磁通密度。

涡流损耗:由交变磁通在磁芯中产生的局部电流导致,表现为I²R损耗。

2、选择合适的磁芯材料

优先选用低损耗磁芯:如铁镍钼磁粉芯(MPP),其损耗低于其他常见铁粉磁芯。

权衡成本与性能:虽然铁粉芯成本较低,但磁芯损耗较大,需根据具体应用需求选择。

3、精确计算磁芯损耗

确定峰值磁通密度:利用公式B = (L * ΔI) / (N * A),其中L为电感,ΔI为电感纹波电流峰峰值,A为磁芯横截面积,N为线圈匝数。

查阅磁芯损耗曲线:根据磁芯制造商提供的磁通密度与磁芯损耗(和频率)图表,估算磁芯损耗。

4、利用专业工具辅助设计

下载并使用制造商提供的计算软件:如Coilcraft的在线电感磁芯损耗和铜耗计算公式,快速准确估算损耗。

模拟与验证:通过仿真软件模拟不同磁芯与电感参数下的损耗情况,进行验证与优化。

5、实时热管理措施

设计有效的散热路径:确保磁芯及其周边组件的热能能够高效散出。

监控温度:在实际应用中,通过温度传感器监控磁芯温度,及时调整设计或增加散热措施。

6、持续优化与迭代

收集应用数:在实际应用中收集磁芯损耗与温度数据,分析损耗来源。

迭代设计:根据数据分析结果,调整磁芯材料、电感参数或散热设计,持续降低磁芯损耗。


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