电感磁芯的选用制作电磁干扰滤波器的电感常用的磁芯有两类,一类是铁粉芯,另一类是铁氧体芯。铁粉芯是绝缘的,因此用它绕制的电感绕组与磁芯之间的电容较小,杂散电容以匝间电容为主。铁粉芯的磁导率较低,因此用它作为磁芯绕制的电感的电感量较小。但是铁粉芯的{zd0}优点是不容易饱和,一般作为差模电感的磁芯使用。 铁氧体磁芯分为锰锌铁氧体和镍锌铁氧体两种,锰锌铁氧体的磁导率较高,导电性较好,适合于低频的场合,镍锌铁氧体的磁导率较低,电阻较大,适合与频率较高的场合。铁氧体的磁导率比铁粉芯高,也更容易饱和,因此一般作为共模电感的磁芯。 电感的阻抗由两部分组成,一部分是电阻成份,另一部分是感抗部分,即:Z= R + jwL 电阻成份来自于绕制电感的导线的电阻和磁芯的损耗。作为电磁干扰抑制用的电感,我们希望电阻成份越大越好,因为电阻是将干扰能量转变为热能消耗掉,而感抗仅是将干扰能量反射回源。 专门用于干扰抑制的铁氧体与普通的铁氧体有所不同,干扰抑制铁氧体具有很大的损耗,电感的阻抗虽然在形式上是随着频率的升高而增加,但是在不同频率范围内,其性质是xx不同的。 ? 低频段:磁芯的磁导率较高,电感的电感量大,电感的电阻成份较小,阻抗以感抗为主,这是一个低损耗、高Q特性的电感。 ? 高频段:随着频率升高,磁芯的磁导率降低,导致电感的电感量减小,感抗成分减小。但是,这时磁芯的损耗增加,电阻成份增加,阻抗变成以电阻成份为主。因此当高频信号通过铁氧体时,电磁能量以热的形式耗散掉。 从上面的分析可知,用干扰抑制铁氧体做磁芯制作的电感在不同频率下的等效电路是不同的,低频时是一个电感,是一个电阻。电感与电阻有着本质的区别。电感本身并不消耗能量,而仅储存能量,因此,电感会与电路中的电容构成谐振电路,使某些频率上的干扰增强。电阻是要消耗能量的,从实质上减小干扰。 制作干扰滤波器中的电感一般不使用开放磁路的磁芯,因为开放磁路不仅会产生漏磁,在电感周围产生较强的磁场,对周围的电路产生干扰。而且,磁路开放的电感还容易感应外界的磁场,降低滤波器的滤波性能。
(1)铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys) 铁基非晶合金是由80%Fe 及20%Si,B 类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度(1.54T),磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点,特别是铁损低(为取向硅钢片的1/3-1/5),代替硅钢做配电变压器可节能60-70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.03 毫米左右,广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯, 适合于10kHz 以下频率使用. (2)铁镍基钴基非晶合金(Fe-Ni based-amorphous alloy),铁镍基非晶合金是由40%Ni、40%Fe 及20%类金属元素所构成,它具有中等饱和磁感应强度,较高的初始磁导率和很高的{zd0}磁导率以及高的机械强度和优良的韧性。在中、低频率下具有低的铁损。空气中热处理不发生氧化,经磁场退火后可得到很好的矩形回线。铁镍基非晶合金的应用范围与中镍坡莫合金相对应, 但铁损和高的机械强度远比晶态合金优越. (3)铁基纳米晶合金(Nanocrystalline alloy)铁基纳米晶合金是由铁元素为主,加入少量的Nb、Cu、Si、B 元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料,这种非晶态材料经热处理后可获得直径为10-20 纳米的微晶,弥散分布在非晶态的基体上,被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料. 纳米晶材料具有优异的综合磁性能: 高饱和磁感(1.2T)、高初始磁导率(8 万)、低Hc(0.32A/M), 高磁感下的高频损耗低(P0.5T/20kHz=30 W/kg),电阻率为80 微欧厘米,比坡莫合金(50-60 微欧厘米)高, 经纵向或横向磁场处理,可得到高Br(0.9)或低Br 值(1000Gs). 是目前市场上综合性能{zh0}的材料; 适用频率范围:50Hz-100kHz,{zj0}频率范围:20kHz-50kHz. 广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、电流互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯.