电力电子学如何选择磁学

变压器、电感器、铁氧体、扼流圈、线路滤波器……电力电子中出现的磁性元件的清单非常长。磁性元件在某些大功率系统中提供了所需的高电感，但它们在电力系统中所能提供的电感和功率密度方面存在局限性。磁性元件在用作滤波器或阻流器时可以抑制噪声方面也很重要，所有这些都与磁性元件中使用的核心材料和组件包装有关。

在本文中，我们将介绍设计人员在研究磁性元件时应注意的一些主要规格，特别是在电力电子器件中。这些部件的规格将是影响系统性能和噪声的主要限制因素。在某些情况下，你根本找不到符合你的磁性规格的现成组件，在这种情况下，你需要找到一个可以生产定制组件的制造商。

重要磁性规格

磁学的选择通常涉及两种可能的方法:选择现成的组件，或设计定制的组件。现成组件的范围很广，大多数系统可以与从电子分销商那里找到的标准组件一起使用。在大多数电力系统中，通常有四种规格用于选择磁性。

额定功率

磁性元件的额定功率是指它们可以处理的功率，但不一定直接指定。给定组件的电压和电流决定其操作能力，这可以概括为三个可能的因素:

• 绕组电阻(DC)
• 最高工作温度
• 电压和/或额定电流

通常，绕组电阻会很小，因为它只是组成绕组的电线的直流电阻。由于绕组电阻和温度限制，通常会有一个标称直流电流限制或有效值交流电流为磁性元件指定的极限。对于电源转换，请确保您的电路将保持在这些限制之下，因为它们是安全标准的重要元素，例如IEC或UL标准要求。

形成的因素

磁性元件有许多可能的形状因素。下表显示了电感器和变压器的一组标准外形尺寸和功能。

变压器	电感器
包装风格: 平面 屏蔽 铁芯式 贝壳 芯和筒管	包装风格: 线绕的 屏蔽 平面 环形 筒子
功能: 隔离 能量转化 射频或音频 切换 转接插座	功能: 切换 能量转化 射频或音频 过滤

从技术上讲，上述任何功能都可以与上述任何形式因素配对。其他的磁性，比如铁氧体扼流圈和板，不符合上述的打包和功能限制，因为它们被部署在系统中的特定位置，并且它们的功能是块/过滤噪音．

绕组电感

在一些功率转换系统中，以及一般的电感器中，绕组电感决定了系统的功率转换效率和输出电压水平。绕组电感决定元件对输入开关波形的反应，通常用于隔离h桥开关变换器、反激变换器或类似的隔离拓扑以设置二次侧电压。对于基本的开关转换器，电感也决定了在系统输出端观察到的纹波电平。

这种高压反激变压器经过优化，可以接收初级线圈上的快速开关，并向次级线圈提供高效的功率传输。

频率评级

频率额定值在磁学是由包装，以及相互作用核心材料和磁场。包装将决定寄生，然后决定泄漏作为频率的函数。

频率额定值可能不会以频率来表示，但可以从另一个规格来确定:泄漏电容。这将决定变压器中初级和次级线圈之间的隔离水平，以及电感器的谐振频率(这是由于绕组电容)。

没有合适的磁性?设计一个自定义组件

尽管市场上有各种各样的磁性元件，但并不是所有这些都能满足给定系统的众多设计和操作规范。这是最常见的情况变形金刚工作在非标准电压，高功率密度电感，和低调的磁性。当现成的组件不能在特定的系统中工作时，解决方案可能是使用定制的磁性组件。

一些元件制造商有工程部门，可以与客户合作，设计和制造定制变压器和电感器。一些材料制造商有能力生产定制的磁性屏蔽材料，如铁氧体板。当你无法用现成的组件达到变压器规格时，最好的方法是找到最接近你的规格的组件，并联系制造商生产定制设计。

当需要设计和模拟具有磁性元件的电力电子系统时，请使用PSpice软件从节奏．PSpice用户可以访问功能强大的SPICE模拟器以及专业设计功能，如模型创建、绘图和分析工具等等。

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