文档介绍：德国 VAC 公司的超微晶材料在高频开关电源(SMPS)
功率变压器上的应用
一、 VAC 公司的超微晶材料用作开关电源功率变压器的优异性及其标准规
格系列
1. VAC 公司的超微晶材料 VITROPERM 500F 用作开关电源功率变压器有
着独特的优异性:
非常低的铁损,且损耗在-40℃~+120℃范围内不随温度而变化。
非常高的饱和磁通密度(,即使在高温下也能保持)。因此开关电源
设计者可以考虑选择较低的工作频率,从而节省功率半导体和 EMI 滤波
器件的成本。
足够高的磁导率,且磁导率随磁通密度和温度的变化都非常小。
磁芯由环氧树脂封装,具有非常高的机械强度;由于这种磁芯材料几乎
没有磁滞伸缩,因此可以设计铸造元件。VITROPERM 超微晶可以抵抗
非常强的振动应力。
2. VAC 功率变压器磁芯的标准规格型号
目前为止,VAC 可以提供外径约 10mm~500mm、高度约 4mm~
30mm 的环形磁芯,可以通过叠加磁芯来获得更高的高度。目前标准系列的
磁芯外径为 16mm~130mm, 由这此磁芯组合可以做出功率高达 40kW
的功率变压器。矩形磁芯可按要求定做。
下表是 VAC 功率变压器磁芯的标准规格型号(注意:VITROPERM
500F 是铁基超微晶材料,用于推挽式(全桥、半桥)变换器
可参考上表,各种规格的磁芯在 20kHz 频率下所传输的功率(仅为典型值,条
件不一样所传输的功率值也会不一样)。
在频率 f=20kHz, 环境温度 T≤60℃,允许的温升△T=50K,变压器为浇
铸设计时,变压器磁芯大小和所能传输的功率值列表如下(仅供参考指导):
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磁芯尺寸大小(外径×内径×高度 mm) 所传输的功率(W)
50×40×20 1300
63×50×25 2800
80×63×25 4200
100×80×25 6100
100×80×25×2(个磁芯) 9000
130×100×25 11000
130×100×25×2(2 个磁芯) 16000
130×100×25×2(2 个磁芯) 20000
130×100×25×4(4 个磁芯) 24000
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如果变压器采用强迫冷却方式,所能输出的功率将可增大 50%。
二、用 VAC 的 VITROPERM 500F 超微晶材料磁芯设计功率变压器
在规定最大温升的情况下,每个磁芯的最佳工作磁通密度和电流密度就可
以确定,磁芯的最大功率容量也就可以计算出来:
功率容量的计算:
原级绕线:
次级绕线:
三、 VAC 用于功率变压器的超微晶材料 VITROPERM 500F 优异磁特性的详
细介绍
超微晶材料与传统的铁氧体相比,有着显著的优异性。电路设计者只有深入去
探讨和了解这种材料的优异特性,才能充分利用好这种材料,做出最优秀的设
计。
1. 用于功率变压器的各种磁性材料特性的比较:
材料钴基非晶铁基非晶锰锌铁氧体超微晶
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材料基本组成约 77%钴约79%铁 MnZn 约 %铁
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磁导率 2000~3000 4000~80000 1500~2500 20000~
30000
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铁损 Pfe 2W/kg 18W/kg 9W/kg
(f=20kHz;B^=200mT)
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铁损 Pfe 40W/kg 105W/kg 110W/kg 35W/kg
(f=100kHz;B^=200mT)
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