【笔记】变压器-热损耗-频响曲线推导 - 03 变压器参数-特性

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

  1. PQ系列的这种铁氧体结构设计是TDK首创的。
    1. 优势是,相对E, EER磁芯,安装面积更小
    2. 材质选择
      1. PC47
      2. PC90
      3. PC95
    3. 尺寸
      1. PQ20/16 最小
      2. 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%)
20/1674W20.96        1.1475134480
20/2092W2.51.161.3880154000
26/20160W3.42.22.6275317470
26/25221W3.42.633.1475366520
32/20237W3.63.943.3175429120
32/30365W4.454.455.3078557000
35/35512W4.75.987.1270737320
40/40747W6.27.458.8772956400
50/501078W6.57.59521959700

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。。。

 

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