磁性电感元器件

2015年12月19日

概述

磁性元件通常由绕组和磁芯构成,它是储能、能量转换及电气隔离所必备的电力电子器件,主要包括变压器和电感器两大类。几乎所有电源电路中,都离不开磁性元器件,磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。


磁性元件分类

磁性元件分为硬磁性材料和软磁性材料。
硬磁性材料:磁化后不易退磁而能长期保留磁性的磁性材料,也称为永磁材料或恒磁材料。

软磁性材料:具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料,易于磁化,也易于退磁,广泛用于电工和电子设备中,如硅钢片,软磁铁氧体等。

磁性元件参数

电感量、电压、电流、温度、储能、传输功率、磁性材料、频率、匝比、漏感、损耗等。

应用领域的要求

电子变压器、电感器等磁性元件虽然只是一些看似不起眼的小零件,但是在新能源汽车、LED电源、光伏逆变器等产品中却是起着不可或缺的作用。一般而言,电子变压器在产品中发挥变压、滤波、储能的作用,而电感则是解决EMI方面的问题、电磁兼容等。

4.1新能源汽车

新能源汽车中,主要是汽车电子部分需要用到电子变压器、电感器等磁性元件。而与传统汽车电子相比,新能源汽车电子使用到的电子变压器、电感器等磁性元件的用量比传统的多,因为像传统汽车除了多媒体、高频信号处理等,它是不会用到高频电容、电感,或者类似的增频器件等的。
新能源汽车电子要求磁性元件通过抗干扰、静电、耐久、高低温、震动、EMC(关于汽车电子零部件相关的测试)等实验测试。EMC会明确磁性元件的空间、质量、尺寸等的要求,而具体的参数、功率的范围取决于产品的EMC达标的等级。

涉及磁性元件产商提供产品应达到的标准,主要有以下几个方面要求,第一,产品的电感量要达到误差精度;第二电流是否能达到要求,有些电感比较大,那它的电流也会比较大,如果做得好,产品的耗损就小;第三对材质和工艺上的要求,比如材质上的对铜丝的要求,工艺方面的绕线等。


4.2驱动电源

LED驱动电源所需磁性元器件主要有变压器、共模电感、功率电感等,这些对元器件的品质要求会比传统电源更高,因为LED灯要求的温度比普通灯要高。变压器在电源里发挥变压的作用,电感是解决EMI方面的问题,所以磁性元件很重要,其基本用量占整个电源的1/4到1/5之间。
LED驱动电源要求电子变压器、电感等磁性元件体积小、性能好、稳定性高、损耗小等。电子变压器、电感器等磁性元件关键是要优化磁芯,提高磁芯的密度、参数等要求。

4.3光伏逆变器

逆变器在太阳能光伏发电系统中起着重要的作用,而磁性元件又是逆变器的基础组成。逆变器中控制供电和并网部分会用到电子变压器,除此还有传感器等相关磁性元件。这些磁性元件在光伏逆变器中的运用会达到20%左右的使用量。它们主要在逆变器中,发挥滤波、变压、电磁兼容等等作用。
光伏逆变器对磁性元件的转化效率、体积、重量、成本都有要求,还有性能方面的发热情况、损耗情况等也非常重要。

作为厂家,要求元器件达到高效率,低损耗、低噪音、寿命长、绝缘耐压等效果,而体积也是尽可能越小越好。作为用户则希望成本越低越好,使用效率越高越好。我国的磁性元件厂商如果要生产出更好的产品,第一,要在技术理论研究、新材料应用、设计水平等方面努力;第二要加强工艺方面,包括产品的一致性和稳定性等。
4.4磁性元件损耗

通常磁性元件在功率变换器中主要扮演着变压器、耦合电感和电感器等角色。磁性元件损耗主要由两部分组成:磁损(又叫铁损,指磁芯材料的损耗)和铜损(指线圈中因流过电流而产生的损耗)。


来源:东莞市丰炜电子有限公司
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