参考《Mn-Zn开关电源用铁氧体磁心 PQ系列》,March 2014版
1.可能选择的型号和参数
- PQ系列的这种铁氧体结构设计是TDK首创的。
- 优势是,相对E, EER磁芯,安装面积更小
- 材质选择
- PC47
- PC90
- PC95
- 尺寸
- PQ20/16 最小
- PQ50/50 最大
2.特性
2.1 温升与损耗基本是线性的(PC47材质)
这个测量值取了器件中点处,内部。。
似乎配图也意味着这个PQ20/16Z-12器件,自然散热下的最高损耗2W
参考设计总功耗77W,效率=97.4%
2.2 PC95 相对PC47的电磁损耗特性(相同的机械尺寸)
1.PC95 100KHz 200mT工作环境下,铁损:
25度:1.14W 80度:0.96W 120度 1.14W
2.PC47 100KHz 200mT工作环境下,铁损
100度:0.98W
3.PC90
100度:1.10
2.3 不同尺寸PQ系列标准件,不同功率下,磁芯损耗表
厂商参数,未经实际验证,测得可能是未加散热器条件下,支持的最大转换功率和对应铁损,工作频率100KHz.
PQ系列尺寸规格pc-95 | 整体功率 | 最大功率时总损耗W | 饱和铁损(最小) | 饱和铁损(最大) | 工作温度/环境温度25 | 重量g | 每匝nH/N^2(+-25%) |
20/16 | 74W | 2 | 0.96 | 1.14 | 75 | 13 | 4480 |
20/20 | 92W | 2.5 | 1.16 | 1.38 | 80 | 15 | 4000 |
26/20 | 160W | 3.4 | 2.2 | 2.62 | 75 | 31 | 7470 |
26/25 | 221W | 3.4 | 2.63 | 3.14 | 75 | 36 | 6520 |
32/20 | 237W | 3.6 | 3.94 | 3.31 | 75 | 42 | 9120 |
32/30 | 365W | 4.45 | 4.45 | 5.30 | 78 | 55 | 7000 |
35/35 | 512W | 4.7 | 5.98 | 7.12 | 70 | 73 | 7320 |
40/40 | 747W | 6.2 | 7.45 | 8.87 | 72 | 95 | 6400 |
50/50 | 1078W | 6.5 | 7.5 | 9 | 52 | 195 | 9700 |
3. PC95的材质特性
摘自TDK《Material characteristics》,May2022版
1.磁导率特性直到1MHz可以认为都是平坦的
空气是1, PC95在1K到100K处,磁导率几乎不变。注意这是双对数曲线。这说明了在1M处磁导率的上升也是很平坦的。下面讨论铁损时会再次提及。
2.温度特性显现了那个居里温度200+
3.磁场强度 - 与饱和磁通
材料最初的磁场强度对相对磁通量的增加是线性响应的。场强超过350mT,就只能靠增大铁心截面积来继续增大所需要的磁通了。
导线本身产生的感应磁场的强度与电流成正比。H = I*ratio.
4. 各种频率信号下的铁损
这幅图是单对数曲线,我不知道意味着什么.我只能看出.电流增大1倍引发的温升似乎相当于频率增加1倍引发的温升. 我无法看出单对数曲线的斜率意味着什么....我也不清楚单对数曲线里不同间距的曲线,它的物理意义...这么简单,但是我不知道....然后我知道我能通过有限的步骤解开它.
4.Core loss曲线读图
4.1 半对数曲线的物理意义
明确一点,如果一个物理量在半对数曲线的对数轴Y,线性增加,意味着什么?它意味着,相对这个物理量的初始值,和X轴的某种变化,它实际在以指数的方式在增加。斜率表征了指数的大小。因为指数取log后,指数部分会变成一个系数,然后原本的指数级的增长,在半对数坐标系,会转换为类似斜率的东西。就是上面显示的。
也就是上图实际在表征铁损与磁感应强度的关系是:
Pe = k^mT + b0
它还可以写成:
Pe = 512W时,100KHz处的铁损,我们是知道的:5.98W(60度和80度几乎相同)
换算为纵轴立方米材质的损耗,7.12/17300*e-9 = 4.1156e5 = 411.56kW.
然后此时的mT是多少呢?200mT
再看50Hz处的铁损:
纵轴是:1.1kW
所以:
1.07 = k*50+ b
2.61(log(411.56kW)) = k*200 + b
所以 k = 0.01 b = 0.6
100kHz处:半对数方程:Pe = 0.01*Bm+0.6
200kHz处:半对数方程:Pe = 0.01*Bm+1.087
刚发现一件事,那张图的横坐标也不是均匀的。。。。200~300mT的间距被强行拉近以达到线性化的目的。。。