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標題: 通俗易懂的電感器磁芯材料介紹 [打印本頁]

作者: jinlai2015 時間: 2017-12-1 18:18
標題: 通俗易懂的電感器磁芯材料介紹

基本概念

ui值

磁芯的初始透磁率，表示材料對于磁力線的容納與傳導能力。（ui=B/H）

AL值：電感系數。表CORE成品所具備的幫助線圈產生電感的能力。其數值等于單匝電感值,單位是nH/N2。

磁滯回線：1﹕B－H CURVES （磁滯曲線）

Bms：飽和磁束密度，表示材料在磁化過程中，磁束密度趨于飽和狀態的物理量，磁感應強度單位﹕特斯拉＝104高斯。

我們對磁芯材料慢慢外加電流，磁通密度(磁感應強度)也會跟著增加，當電流加至某一程度時我們會發現磁通密度會增加很慢，而且會趨近一漸進線，當趨近這一漸進線時這個時候的磁通密度我們就稱為的飽和磁通密度（Bms）。

Bms高：表明相同的磁通需要較小的橫截面積，磁性組件體積小。

Brms：殘留磁束密度，也叫剩余磁束密度，表示材料在磁化過程結束以后，外磁場消失，而材料內部依然尚存少量磁力線的特性。

Hms：能夠使材料達到磁飽和狀態的最小外磁場強度，單位﹕A/m=104/2π奧斯特。

Hc：矯頑力，也叫保持力，是磁化過程結束以后，外磁場消失,因殘留磁束密度而引起的剩余磁場強度。因為剩余磁場的方向與磁化方向一致。所以，必須施加反向的外部磁場，才可以使殘留磁束密度減小到零。

從磁滯回線我們可以看出：剩磁大，表示磁芯ui值高。磁滯回線越傾斜，表示Hms越大磁芯的耐電流大。矯頑力越大，磁芯的功率損耗大。

鐵粉芯：

鐵粉芯是磁芯材料四氧化三鐵的通俗說法，主要成分是氧化鐵，價格比較低，飽和磁感應強度在1.4T左右：磁導率范圍從22-100，初始磁導率ui值隨頻率的變化穩定性好，直流電流迭加性能好，但高頻下消耗高。

該材料可以從涂裝顏色來辨認材質，例如：26材：黃色本體/白色底面，52材：綠色本體/藍色底面。該類材料價格便宜，如果感量不很高，該材料是首選。可以根據感量大小和IDC要求，選擇所需材料，8材耐電流最好，26材最差，18材在兩者之間，但8材AL值很低。鐵粉芯材料一般都用來做小感量耐大電流的電感器。

該類材料最常用于TOROID CORE，一般有較好的耐電流特性。其表面阻抗介于Mn-Zn系與Ni-Zn系之間，有一定的導電能力，所以CORE體表面均有絕緣涂裝層，TOROID CORE里的26.18.52材，均以鐵粉為主要成分。該類材料除用于制作環形常態電感外，也常用于制作環形變壓器。

該類材料很容易被外磁場所磁化,被外磁化后成品Ｌ值會有3~5%的升高,靜置3-5天后方可恢復初始值。

另有TOROID CORE里8材。SF53材，有超強的耐電流特性，常用于制作耐電流10A以上的低感組件。(主機板常用)

鐵粉芯材料的表示方法一般為：T××-××，前面的兩位或三位數字表示磁環的外徑，計算方法：外徑=××*0.01英寸=××*0.01*25.4毫米；后面的兩位(或一位)數字或字母表示材質。

例如：T106-26 表示外徑為1.06英寸(1.06*25.4=26.9毫米),材質代碼為26的磁環。

鐵粉芯材料一般使用不同的涂裝顏色來區分不同的材質,國際采用統一涂色標準如下：

2材：紅色本體，透明(FERRITE本色)底面；

----這種材料的磁導率低(10)，比其它沒有加空隙損耗的材料更能降低操作時的AC通量密度。

8材：黃色本體，紅色底面，初始磁導率 (35)；

---這種材料在高偏流的情況下，磁芯損耗低，并且線性良好，是良好的高頻材料，也是最貴的材料。

18材：淡綠色本體，紅色底面，初始磁導率 (55)；

---這種材料跟8材一樣，磁芯損耗低，但是磁導率較高而成本較低，有良好的DC飽和特性。

26材：黃色本體，白色底面，初始磁導率 (75)；

---最為通行的材料，是一種成本效益高的一般用途材料，適合功率轉換和線路過濾波等各種廣泛用途。

52材：淡綠色本體，藍色底面，初始磁導率 (75)；

---該材料在高頻下磁芯損耗比較低，而磁導率與-26材料相同，在新型的高頻抗流器上應用廣泛。

28材：灰色本體，綠色底面；

---具有良好的線性，低成本和相對低的磁導率，廣泛應用與大尺寸的高功率UPS抗流器。

40材：綠色本體，黃色底面，初始磁導率(60)；

---最便宜的材料，其特性與26材頗相似，普遍應用與較大的尺寸。

33材：是一種可以替代8材但不昂貴的材料，適用與高頻時磁芯損耗不重要的情況，高偏流時線性良好。

53材：通體黑色(也有的表示為通體湖水綠色)；P3材：通體天藍色。

鐵粉芯材料特性：

1、飽和感應強度高，能工作與大電流下。

2、性能穩定，有效磁導率具有優異的頻率特性。

3、具有較高的溫度特性，適用與-65℃-+125℃的溫度范圍。

4、環行結構具有極低的電磁輻射，節省了屏蔽材料，降低了對屏蔽工作的要求。

5、鐵粉芯具有出色的噪音抑制和吸收能力，其性能優于金屬迭片和鐵氧體。

Mn-Zn類：（70％Fe2O3 17％MnO 13％ZnO）

該材料導電能力很強，一般需要涂裝絕緣，涂裝層一般為綠色，通常是根據特性要求來選擇材料，對于較大感量通常選用Mn-Zn材料，Mn-Zn材料易磁飽和，即IDC1很小，通過廠商的產品目錄查出對應的電感系數（AL值），再通過公式L=AL.N2算出所需要的圈數，Mn-Zn材料特性不穩定，通常感量范圍要定為30%或以上！該材質受外界溫度，壓力的影響比較明顯，因此一般我們在做該類樣品的時候通常把感量定到XXuH MIN。如果客戶有感量范圍要求時，我們必須要用自干型膠水（1005A/1005B）來固定BASE或隔板，切記不可烘烤！

該類材質最常用于高感環形電感器。也廣泛用于EI,EE,UU型磁芯所構成之濾波器、高頻變壓器等；DR CORE偶爾有用到。

Mn-Zn系材料具有高ui值，適合做低圈高電感（環形電感耐電流差）其ui值常用Ｒxx表示,例如：Ｒ2.5Ｋ表示ui值為2500。

另外常用R5K，R7K，R8K，R10K，R12K，R15K等。

即使同等ui值材質，其規格尺寸大小不同時，反應出來的Al值亦不同，Al值正比于其有效橫截面積。

Mn-Zn材質一般具有很小的表面阻抗，幾乎相當于電的良導體，所以該類材質必須有良好的絕緣層以隔絕線圈本體，否則極易產生初次級線圈之間的高壓擊穿。Mn-Zn系材質，特別是其中的高ui材質，其特性受溫度。應力的影響極其顯著，并且無固定規律可循。待100℃~130℃烘烤后其L值一般升高10~15%。

Mn-Zn鐵氧體材料系列是一種高頻低功耗材料，它的特點是在高頻高磁通密度的條件下具有低的功耗，該材料主要運用與開關電源，主變電源，主變壓器和電視，計算器機顯示器，CRT 管的變壓器磁芯。

該類材料最為廣泛地應用于CHOKE類電感線圈，其主要成分為三氧化二鐵，外加少量氧化鋅、氧化鎳、氧化銅、氧化鈷等微量元素構成，特性穩定，變異性小。各家協力廠商制造技術均已臻嫻熟，價位較低，是普通扼流線圈的首選磁芯。因微量元素的不同而致使該類材料又呈現出不同的特性。

Ni-Zn磁環通常不涂色，要求測阻抗，即Z值。有時也要求感量。我們廠用到的Ni-Zn磁環并不多。一般都是RH，R6H，RID等BEAD類型，主要供貨商是優磁。TOROID產品有時也會用到Ni-Zn材料。一般涂綠色，跟MN-ZN材料顏色一樣，要注意區分。

Ni-Zn材料具有很高的表面阻抗，是電的絕緣體，用來做EMI防磁干擾（低頻低阻抗，高頻高阻抗）。

Ni-Zn材料一般都是具有低的飽和磁束密度（BS）與高的矯頑力（HC），無法耐大電流與多的磁滯損失，具有高的表面阻抗。

韓國CSC金屬磁粉磁環：

MPP類

MPP CORES鐵鎳鉬金屬磁粉芯

MPP是由81%Ni、2%Mo及Fe粉構成。主要特點是：飽和磁感應強度值在7500Gs左右；磁導率范圍大，從14～550；在粉末磁芯中具有最低的損耗；溫度穩定性極佳，廣泛用于太空設備、露天設備等；磁致伸縮系數接近零，在不同的頻率下工作時無噪聲產生。主要應用于300kHz以下的高質量因素Q濾波器、感應負載線圈、諧振電路、在對溫度穩定性要求高的LC電路上常用、輸出電感、功率因素補償電路等, 在AC電路中常用, 粉芯中價格最貴。

該類材料一般表示為：CMXXX XXX 該材料IDC1很好，常用來做要求耐大電流的電感，價格昂貴，通常電感系數很低。材料的外觀與其它材料不同，一般涂裝層上有印字，其中前三位數字表示該CORE的外徑尺寸，后三位數字則表示該CORE的ui值。

ui值主要范圍：26，60，75，90，125，147，160

主要應用于：高Q濾波器，負載線圈，諧振電路，射頻干擾濾波器，變壓器，扼流圈，差模電感濾波器，直流偏置輸出濾波器。

Sendust鐵硅鋁磁粉芯

鐵硅鋁粉芯由9%Al、5%Si，85%Fe粉構成。主要是替代鐵粉芯，損耗比鐵粉芯低80%，可在8kHz以上頻率下使用；飽和磁感在1.05T左右；導磁率從26～125；磁致伸縮系數接近0，在不同的頻率下工作時無噪聲產生；比MPP有更高的DC偏壓能力；具有最佳的性能價格比。主要應用于交流電感、輸出電感、線路濾波器、功率因素校正電路等。有時也替代有氣隙鐵氧體作變壓器鐵芯使用。

該類環形磁環與MPP材料外觀表示方法基本一致，只是涂裝黑色，印字開頭為：CSXXX XXX 主要成份為鐵硅鋁。

ui值主要范圍：26，60，75，90，125

應用：開關調整器或開關電源器中的功率電感，反激變壓器，脈沖變壓器，在線噪聲濾波器，扼流圈，調光燈相位控制電路，調速電機控制設備。

High Flux鎳鐵磁粉芯

是由50%Ni、50%Fe粉構成。主要特點是：飽和磁感應強度值在15000Gs左右；磁導率范圍從14～160；在粉末磁芯中具有最高的飽和磁感應強度，最高的直流偏壓能力；磁芯體積小。主要應用于線路濾波器、交流電感、輸出電感、功率因素校正電路等,在DC電路中常用，高DC偏壓、高直流電和低交流電上用得多。價格低于MPP。

CHXXX XXX字母開頭，主要應用與：線路噪聲濾波器，開關調整電感，脈沖變壓器，反激變壓器。

ui值主要范圍：26，60，75，90，125。

總結：以上三種磁粉芯的特點：

（1）具有高的飽和磁通密度，因此可以在較大的磁化場下不易被飽和；

（2）具有較高的有效導磁率；

（3）磁性能穩定性好。

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