直流電抗器與電抗器磁芯的組合應(yīng)用

      摘 要 本文介紹一種開關(guān)電源濾波的直流電抗器及電抗器磁芯的組合應(yīng)用。電抗器中采用鐵氧體和鐵硅鋁合金二種不同類型的組合磁芯的新穎獨(dú)特設(shè)計(jì)，并講述了此種直流電抗器的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算以及這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍。

      關(guān)鍵詞：直流電抗器；電抗器磁芯；濾波；磁導(dǎo)率；電感量；組合磁芯
　　
　　一、引言
　　電感器是一種在弱電技術(shù)常用的電器元件，電抗器的設(shè)計(jì)原理主要依據(jù)電磁基本理論，設(shè)計(jì)過程涉及到材料磁特性、磁導(dǎo)率、磁性材料的加工方法、電抗器的結(jié)構(gòu)、磁路的長度、電抗器的工作頻率、電流、波形特點(diǎn)、是否含有交流分量、這些都直接影響到電抗器的設(shè)計(jì)性能。
　　
      二、直流電抗器的含義與作用
　　直流電抗器是開關(guān)電源的主要元件之一，它與濾波電容一起組成對整流后的脈沖方波進(jìn)行平滑濾波，使其成為紋波很小的直流電壓。理想的濾波電感應(yīng)在不同的直流磁化電流通過時(shí)，具有一個(gè)固定不變的電感值。
　　
　　直流電抗器所選用的電抗器磁芯材料一般只允許在一定磁場強(qiáng)度下工作，超過該值，則會因電抗器磁芯進(jìn)入飽和而使其電感量明顯下降。為了防止電抗器磁芯的飽和，我們將要對電抗器的磁心進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
　　
　　目前，在國內(nèi)的輸出濾波電感設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師們無不例外都根據(jù)濾波電感功率的大小選擇鐵氧體、MPP磁芯、或者ED、CD型磁芯等單一的鐵芯。在這里，將介紹一種組合磁芯電抗器對開關(guān)電源濾波的應(yīng)用，所采用的電抗器磁芯為塊狀的鐵氧體和鐵硅鋁合金磁芯，二種不同類型磁芯組合在一起的獨(dú)特設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)在不切割磁芯，當(dāng)通過一定的直流磁化電流時(shí)，來達(dá)到濾波的效果。
　　
　　三、直流電抗器磁芯的種類
　　鐵氧體磁芯具有起始磁導(dǎo)率高和矯頑力低，即容易磁化也極易退磁的特點(diǎn)，在高頻使用情況下?lián)p耗將比鐵粉芯大為改善，并且噪音也會大有改善。鐵硅鋁合金磁芯初始磁導(dǎo)率低，用它做磁芯柱電抗器將不容易飽和，且線圈所用的匝數(shù)較少。綜合以上二種磁芯材料的特點(diǎn)，這樣，將大大地縮小了直流電抗器的體積，降低了電抗器的噪音，且極大程度的節(jié)約了生產(chǎn)成本，
　　
　　鐵硅鋁合金磁芯具有低損耗、高直流偏磁場下的磁導(dǎo)率不變的寬恒導(dǎo)特性。但由于其磁導(dǎo)率較低，對要求電感量較大的濾波電抗器來說，如果只選用它做磁芯的話，則要求其尺寸較大，而且線圈所需的匝數(shù)也很多，造成直流壓降也較大。但是Mn-Zn鐵氧體的磁導(dǎo)率可達(dá)到K數(shù)量級，但在無間隙的情況下，通過直流磁化電流時(shí)，鐵氧體容易進(jìn)入飽和狀態(tài)，使磁導(dǎo)率下降，其電感量隨著直流磁化電流的增加而迅速下降。對比以上軟磁材料的特性，我們選方形鐵氧體磁芯做電抗器的軛鐵，圓柱形鐵硅鋁合金做磁芯柱，使磁芯的特性互補(bǔ)。既保證了濾波電抗器在小的直流磁化電流時(shí)，有較大的電感量，同事也確保了在人大的直流磁化電流通過時(shí)仍然具有足夠的電感量，從而有效地起到平滑濾波的作用，滿足其濾波的要求。

      四、結(jié) 論
　　本新型設(shè)計(jì)提供了一種造價(jià)低、性能好、應(yīng)用方便靈活的組合磁芯式大功率高頻電抗器，從而促進(jìn)電子電力設(shè)備的普及應(yīng)用。如果采用單一鐵芯設(shè)計(jì)，我們常用的都是采用單一鐵芯，如：CD型硅鋼片鐵芯。這樣線圈繞制匝數(shù)都要繞120匝，為了防止飽和，必須在磁芯二端加3mm厚的氣隙，增加線圈匝數(shù)的同時(shí)需要將磁芯體積加大，并且安裝時(shí)需將鐵芯打包，并配有安裝底板。由此可見，對于這種類型的濾波電抗器中，采用組合鐵芯相比于單一鐵心做濾波電抗器，不僅可以降低材料成本，而且體積也將縮小，損耗和直流電阻都會減小，以及減小漏磁場對開關(guān)電源的影響等優(yōu)點(diǎn)。