磁芯功耗高产生什么后果？ LED电源驱动：为什么做的功率越高，磁芯就要用更大的，电感量...
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电感磁芯损耗（主要包括磁滞损耗和涡流损耗两部分）的特性是功率材料的一个最主要的指标，它影响甚至决定了整机的工作效率、温升、可靠性。
什么是电感？
电感是把电能转化为磁能而存储起来的元件，它只阻碍电流的变化，有通电与未通电两种状态，如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。
电感磁芯是由线圈和磁芯以及封装材料组成的，线圈主要起导电作用，即磁芯是由磁导率高的材料组成，把磁场紧密地约束在电感元件周围增大电感。磁芯是由传统的硅钢片，到铁粉, 铁氧体, 铁硅等变化。
电感磁芯损耗
1、磁滞损耗
磁芯材料磁化时，送到磁场的能量有2部分，一部分转化为势能，即去掉外磁化电流时，磁场能量可以返回电路；而另一部分变为克服摩擦使磁芯发热消耗掉，这就是磁滞损耗。
磁滞回线，如下图：
磁化曲线中阴影部分的面积代表了在一个工作周期内，磁芯在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗。如上图可知， 影响损耗面积大小几个参数是：最大工作磁通密度B、最大磁场强度H、剩磁Br、矫顽力Hc，其中B和H取决于外部的电场条件和磁芯的尺寸参数，而Br和Hc取决于材料特性。电感磁芯每磁化一周期，就要损耗与磁滞回线包围面积成正比的能量，频率越高，损耗功率越大，磁感应摆幅越大，包围面积越大，磁滞损耗越大。
2、涡流损耗
在磁芯线圈中加上交流电压时﹐线圈中流过激励电流﹐激磁安匝产生的全部磁通Φi在磁芯中通过﹐如下图。磁芯本身是导体﹐磁芯截面周围将链合全部磁通Φi而构成单匝的副边线圈。
磁芯中的涡流
根据电磁感应定律可知：U= NdΦ/d t；每一匝的感应电势﹐即磁芯截面最大周边等效一匝感应电势为
因为磁芯材料的电阻率不是无限大﹐绕着磁芯周边有一定的电阻值﹐感应电压产生电流ie即涡流，流过这个电阻，引起ie^2R损耗﹐即涡流损耗。
3、剩余损耗
剩余损耗是由于磁化弛豫效应或磁性滞后效应引起的损耗。所谓弛豫是指在磁化或反磁化的过程中，磁化状态并不是随磁化强度的变化而立即变化到它的最终状态，而是需要一个过程，这个‘时间效应’便是引起剩余损耗的原因。它主要是在高频1MHz以上一些驰豫损耗和旋磁共振等，在开关电源几百KHz的电力电子场合剩余损耗比例非常低，可以近似忽略。
选择合适的磁芯，要考虑不同的B-H曲线和频率特性，因为B-H曲线决定了电感的高频损耗，饱和曲线及电感量。因为涡流一方面引起电阻损耗，导致磁材料发热，并引起激磁电流加大，另一方面减少磁芯有效导磁面积。所以尽量选择电阻率高的磁性材料或采用碾轧成带料的形式以减少涡流损耗。因此，铂科新材料NPH-L适用于更高频率、高功率器件的低损耗金属粉芯。
磁芯功耗高，直接的后果是器件效率低，温度高，如果散热条件差可能使器件的整体温升过高，而绕组绝缘受损致器件损坏。
PL是磁芯的整体功耗损失，Ph是磁滞损耗，Pe是涡流损耗，Pr是剩余损耗，Bm 是饱和磁感应强度，KH是磁滞损耗系数，KE是涡流损耗系数，f是频率，ρ是电阻率。
在公式里可以看到，Ph是和频率成正比的，Pe是和频率的平方成正比的，而Pr同样和频率有关，但是无法归纳成数学式，他们的关系如下图：

但磁芯使用在相对较低的频率下时，如100KHz，Pr会忽略不计。这时，PL就剩Ph和Pe两个部分。
磁滞损失Ph的影响参数：

式中，μi为初始磁导率。
μi的影响参数：

式中，μ0为真空磁导率，Ms为饱和磁化强度，K1为各向异性常数，λs为磁滞伸缩系数，σ为内应力，β为常数。（数值取绝对值）
从上面两个式子中可以看到，如果想要降低Ph的话需要，同时具备K1、λs、σ无限小。其中K1和λs是和材料配方直接相关的。σ是和烧结相关的参数，包括成分分布的均匀性，晶粒尺寸的均匀性，气孔的大小及分布，晶格缺陷的多少等等。
K1的关系图：




影响μi的另外一个参数：

晶粒尺寸越大，初始磁导率越高。但由于烧结体有杂质，气孔等的影响，实际情况只能是Guillaud线。
涡流损耗Pe的影响参数：

一般认为涡流损失分成两个部分：一部分与晶粒尺寸D和电阻率ρ有关。另外一部分与磁滞损失有关。 所以降低Pe就变成在降低Ph的同时，减小烧结晶粒尺寸D和增加磁芯的电阻率ρ。
在Ph的影响因素里，我们提到增大晶粒尺寸D会降低Ph，而这一点同降低Pe的减小晶粒尺寸D是相反的。所以对于铁氧体来说，合适的晶粒尺寸才能达到最佳的磁芯损失。一般情况，功率的铁氧体应用频率在100KHz的条件，晶粒尺寸D在15μm左右相对合适。
增加磁芯的电阻率ρ需要考虑磁芯的导电性来源问题。对于铁氧体来说，其导电性主要来源就是Fe2+与Fe3+之间的电子跃迁，防止这种电子跃迁就可以有效的提高磁芯的电阻率。主流的方法有两种：1.掺杂杂质Ca、Si等，在晶界形成绝缘层，防止晶粒之前的电子跃迁。2.使用高价态离子占位，如Ti4+、Sn4+等，形成离子空位，利用空位阻断晶粒内部的电子跃迁。
剩余损耗Pr的影响因素：
磁芯应用在高频领域的时候，剩余损耗Pr的影响就体现出来了，必须考虑这部分的损耗影响。一般认为剩余损耗跟烧结的晶粒尺寸有直接关系
如果是变压器的话，磁芯功耗高变压器会发热，会在没有输出的情况下消耗功率。
磁芯功耗，实际上就是工作状态下的损耗，和工作频率、磁芯材料的导磁率等因素有关。
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