變壓器磁芯的基礎(chǔ)知識(shí)介紹

Core磁芯

磁芯具有高磁導(dǎo)率，高的磁導(dǎo)率意味著導(dǎo)磁能力很強(qiáng)，也可以說(shuō)磁芯對(duì)產(chǎn)生磁通的阻力很小。磁芯使得變壓器的初級(jí)繞組可以較小的勵(lì)磁電流產(chǎn)生較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度（又叫磁通密度或磁力線密度）。磁芯為磁力線提供了“比較順暢的通路”，使得大多數(shù)的磁力線被約束在磁芯內(nèi)，使得磁能可以有效地向次級(jí)傳遞。

磁芯的選擇沒(méi)有很嚴(yán)格的限制。大多數(shù)工程師依靠經(jīng)驗(yàn)選擇變壓器的磁芯，通?？梢愿鶕?jù)開(kāi)關(guān)電源的功率大小、電壓輸出數(shù)量、應(yīng)用場(chǎng)合、成本，先粗略地選定磁芯。變壓器的磁芯選擇主要涉及磁芯材料、型號(hào)。反激變壓器磁芯材料通常使用錳鋅鐵氧體。磁芯的型號(hào)主要包括磁芯的形狀和尺寸。

變壓器磁芯的常用形狀有EI型、EE型等，從它們的長(zhǎng)相可以看出為什么叫EI或EE。磁芯的中間柱截面可以是方形，也可以是圓形。

Magnetic Circuit 磁路

磁路是磁通走過(guò)的閉合的環(huán)路。在下圖中有兩個(gè)分支磁路，黃色磁路及白色磁路。黃色環(huán)路的周長(zhǎng)就是這個(gè)磁芯的磁路長(zhǎng)度le。

Ae磁芯中柱截面積

磁芯中柱截面積也叫作磁芯有效截面積(Effective cross-sectional area)。

一般磁芯廠家會(huì)將磁芯的中柱截面積設(shè)置為兩個(gè)邊柱截面積之和。從磁路上分析，這樣的做的好處是可以使得各處的磁通相等，不會(huì)受限于磁芯某處的最小橫截面積?？偞磐ń?jīng)過(guò)中柱一端后一分為二，均分到兩個(gè)邊柱，在中柱的另一端匯合。

Aw磁芯窗口面積

變壓器的初級(jí)、次級(jí)需要繞組傳遞能量，實(shí)際的物理結(jié)構(gòu)是將一層一層地繞組纏繞在磁芯的中柱上（此處忽略了變壓器骨架的結(jié)構(gòu)）。磁芯窗口面積就是用于繞組繞線的空間。通常將一層繞組的漆包線（下左圖藍(lán)色線）纏繞在磁芯中柱上，再纏繞一層絕緣膠帶，再纏繞另外一層繞組的漆包線（下左圖棕色線）。各層繞組漆包線線徑、絕緣膠帶的厚度及纏繞圈數(shù)受限于磁芯窗口面積。下右圖示磁芯得到平面示意圖，淺藍(lán)色區(qū)域表示Aw磁芯窗口面積。

Magnetic Saturation磁飽和

將變壓器的初級(jí)繞組視作電感。根據(jù)電感的特性，在電感兩端加載一定電壓，電感中的電流i=Vt/L，電感電流隨著時(shí)間呈線性增長(zhǎng)，電感存儲(chǔ)的磁能增大。但是電感存儲(chǔ)磁能的容量是有限的（磁感應(yīng)強(qiáng)度有最大值），隨著時(shí)間磁芯的磁導(dǎo)率會(huì)先增大至最大值后變小，電感抑制電流增大的能力逐漸減弱，也就是說(shuō)電感的電感量L逐漸變小。當(dāng)出現(xiàn)磁飽和，電感無(wú)法存儲(chǔ)更多磁能時(shí)，磁芯的磁芯不能再增加，電感相當(dāng)于電阻非常小的導(dǎo)線，而電感兩端加載電壓不變，在這種情況下電感電流急劇增大。

Air gap氣隙

氣隙是磁芯空氣間隙的簡(jiǎn)稱，氣隙是磁路經(jīng)過(guò)空氣部分的距離。由于氣隙的磁阻遠(yuǎn)大于磁芯，所以在磁路中增加了氣隙，相當(dāng)于調(diào)整了整個(gè)磁路的磁阻。氣隙的作用可以類比于電路中的限流電阻，避免磁芯出現(xiàn)磁飽和的情況。

在反激變壓器中，通常在磁芯中柱人為增加氣隙。理論上也可以在邊柱增加氣隙，后者的加工方式不如在前者方便。

Bsat飽和磁通密度

飽和磁通密度即是磁芯磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，是磁芯單位面積內(nèi)能容納的最大磁通。

Bobbin骨架

骨架是變壓器的主體結(jié)構(gòu)，其他元件都依附在骨架之上，比如繞組（藍(lán)色線）和絕緣膠帶一層一層地纏繞在骨架上。而磁芯則會(huì)按照紅色箭頭方向插入骨架中空的位置。