《磁性元件专题》PPT课件.ppt

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1、2023/7/28,磁 性 元 件 专 题,赵 修 科 南 京 航 空 航 天 大 学,2023/7/28,1.概 述2.磁 的 基 础 知 识3.磁 材 料4.开 关 电 源 中 的 磁 元 件5.线 圈6.变 压 器 设 计7.直 流 电 感和反激变压器 设 计8.特 殊 磁 元 件,1,主要内容,2023/7/28,1.概 述,在 开 关 中磁 元 件-体 积2030%,重量3040%,损耗2030%.特点:1)无标准商品化元件；2)优化函数多重;3)磁学基础差;4)实践和经验.,2,磁元件的发展:高频化;平面化;模块化;集成化;阵列化;混合电路.,2023/7/28,高频化 减少体积，

2、提高频率遇到的问题：损耗,=1.21.7,=2.22.7,发热与散热寄生参数L,C仿真困难建模问题,3,2023/7/28,平面变压器,4,2023/7/28,平面化,优点：适用于模块Ls小线圈用PCB板，参数重复性好易于制造和装配可靠性高散热容易,5,2023/7/28,模块化,引脚 绝缘树脂 磁芯,DIP双列直插,电感,变压器,利用PCB作为线圈的一部分,N1/N2=4:4,N=8,6,2023/7/28,模块化优点：,标准化；例如DIP封装。PCB是线圈的一部分；由于标准化，可象R,C元件一样装配；可实现多功能；参数稳定；商品化。,7,2023/7/28,集成化,集成化的概念不是新的，如

3、三相变压器是三个单相变压器综合的结果。低输出电压变压器既要减少整流器件压降，又要减少接头，希望变压器和电感、电感和电感、变压器和变压器组合在一个磁芯上，合并在一个线圈中，最少的接头。这就是所谓磁集成。,8,2023/7/28,2.磁的基础知识,2.1 磁的基本概念,物质的磁现象磁的单位磁的基本定律-安培环路定律和电磁 感应定律磁路,9,2023/7/28,物质的磁现象,磁性物质磁化和去磁磁体的极性和磁力线磁场与磁场能量磁场对载流导体的作用,10,2023/7/28,右手定则,磁场方向 电流方向,磁场方向 电流方向,11,2023/7/28,2.2 磁的单位,磁感应强度磁通密度B单位长度导线，流

4、过单位电流，在一个磁场中，受到单位的力（符合左手定则），这个磁场的磁感应强度称为单位磁感应强度，在MKS制中单位用特斯拉（Tesla），简称为特，代号为T。在CGS制中为高斯（Gaus）,简称高（Gs）,与特的关系为1T=104GsB是表示某点磁场强度和方向的矢量。,12,2023/7/28,磁通,磁通垂直通过一个截面的磁力线总量称为磁通量，简称磁通,用表示。一般情况：,n,B,dA,A,13,或,磁通密度,2023/7/28,磁通的单位与换算,在MKS制中磁通的单位是韦伯（Weber），简称韦，代号Wb.,14,在CGS制中，磁通的单位是麦克司韦（Maxwell），简称麦,代号Mx.与MKS

5、制换算关系为,2023/7/28,磁导率和磁场强度H,电流产生磁场强度因材料的不同而不同.用一个系数表征材料的特性.相同电流产生磁场强的就越大.,用表征材料特性,磁感应强度与的比值只与产生磁场的电流有关,即.,H称为磁场强度,也是向量,15,2023/7/28,2.3安培环路定律,矢量H沿任意闭合曲线的积分等于此闭合曲线所包围的所有电流的代数和(图1.6),即,dl,H,I1,I2,I3,根据右图,方程右边,I4,16,2023/7/28,磁场强度单位,如果磁场强度H与闭合路径方向一致,闭合路径的积分为,在MKS制中磁场强度单位为安/米.而在CGS制中为奥斯特,简称奥,代号Oe.它们之间的变换

6、关系为,17,2023/7/28,2.4电磁感应定律,楞次定律,法拉第定律,S,N,运动方向,18,2023/7/28,电磁感应定律,如果是多匝线圈,式中：N磁链（Wb),19,2023/7/28,2.5电路中的磁元件,1、自感自感系数,20,即,电感单位 L=伏秒/安=欧秒=亨利 简称亨,代号H,2023/7/28,电感的感应电势符号和单位,+e-,电流增加,-e+,电流减少,单位,(亨),21,2023/7/28,自感电动势与能量关系,22,能量关系,2023/7/28,2、互感,线圈之间互感,23,N1,N2,i1,i2,11,12,互感系数,M,N1,N2,i1,i2,同名端用 表示,

7、2023/7/28,互感电动势,24,当N1中电流i1变化时,在N2中感应电势,同理，i2变化时，在N1中感应电势,2023/7/28,电压平衡方程式,如果两个耦合线圈都流过增量电流有,25,耦合系数,2023/7/28,互感的并联与串联,电感值分别为L1L2的两个线圈有磁耦合,26,串联：Lp=L1+L2 2M异名端串联取正，同名端串联取负,并联：,分母中 号决定原则：同名端并联取正，异名端取负,2023/7/28,变压器1,27,空载：电压激励，初级,次级：,变比：,2023/7/28,变压器2,变压器负载,28,u1,u2,N1,N2,k,RL,i1,i2,或,i2N2i2/N1次级反射电流,2023/7/28,漏感和寄生参数,29,Ls,Lm,Ri,Re,R2,N1,N2,C,C,ui,u2,2023/7/28,正弦波电压激励的变压器,如果磁芯磁导率不是无穷大，忽略漏感和线圈电阻,有,所以,即,30,