大電流鐵粉磁心扼流圈

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大電流鐵粉磁心扼流圈

將細碎粒狀的鐵磁材料和非磁性材料混合燒結在一起，燒結后在磁心的磁路中存在氣隙從而構成鐵粉磁心，這種分布式的氣隙能明顯地降低有效導磁率，增加磁心的能量儲存能力，其更重要的優點是，消除鐵氧體和硅鋼片中常見的離散氣隙，所帶來的不連續性，從而降低了輻射磁場。（韓規電源適配器）
在濾波器的應用中，鐵粉磁心較大的高頻損耗有時可以提高系統的高頻性能。鐵粉磁心的磁損耗產生的輻射較少，并且鐵粉材料可被制成能夠有選擇性地吸收某一部分的高頻能量，這些性能再加上在單層環形繞組上可能具有的相對較低的繞組間電容，使得鐵粉磁心有良好的高頻噪聲抑制能力。但是在高頻情況下使用這類磁心材料時，磁通密度擺輻較大，通常會伴隨著較大的磁損耗和較高的溫升。另外，毫無疑問的是鐵粉磁心最大的優點是其低廉的成本。
在高頻范圍時，可采用鐵鎳鋁導磁合金（MPP）環形磁心來獲得更高的扼流圈效率，因為這類磁心在高頻范圍工作時的磁心損耗小，產生的溫升也較低。這類磁心的尺寸、形狀和導磁率（典型取值范圍為14~550）適用范圍較大。相對于這些優點，MPP磁心的成本一般遠大于鐵粉磁心。
因此攝像機電源適配器在中頻范圍內的開關型輸出扼流圈的應用中，“鐵粉”磁心比MPP、帶氣隙的鐵氧體或硅鐵片等磁心更加經濟。
與鐵氧體磁心不同，在確定整個鐵粉材料磁心的功率損耗和溫升時鐵粉材料磁心中的功率損耗（即磁損耗）不能忽略掉。磁損耗可以通過磁心制造商所提供的磁心數據、工作頻率、磁心重量和磁通密度擺幅來確定。計算總損耗時必須要將磁損耗加到銅損耗上。雖然鐵粉材料磁心比鐵氧體和MPP材料磁心的磁損耗大，但比硅鐵片材料磁心的磁損耗要小。此外，假使交流紋波電流很小。例如交流紋波電流小于10%時，稍大的損耗將并非主要問題。

因此對于很多中頻范圍內的大直流電流扼流圈來說，磁損耗并非是主要的，可采用各種類型的鎳鐵導磁合金磁心、鐵粉磁心和帶氣隙的片狀磁心，這些磁心的尺寸大小合適而且成本效率也高。磁飽和量也高于采用鐵氧體材料磁心時的磁飽和量，同時能儲存的能量更大、磁心尺寸更小。
雖然在更高頻率時，經常采用帶氣隙的鐵氧體E型和1型或者罐型磁心。但是由于外面磁心柱引入了氣隙，這將會產生大量的磁輻射。同樣，和這類磁心配套使用的骨架繞組間通常有相對較大的繞組間電容，而且自諧振頻率低。因此單獨使用時，E型磁心扼流圈的高頻噪聲抑制能力不強。
如果采用兩級LC輸出濾波器，沒有必要在第一級就設置良好的高頻噪聲抑制器。例如，在第二級使用低成本的鐵氧體棒狀扼流圈將會非常有效地處理好更高頻率的分量。在這類應用中，多層線繞E型磁心將會十分有效。
與先前我們所考慮過的帶氣隙的鐵氧體磁心一樣，鐵粉磁心的設計也是需要若干次的計算過程的。通過計算出直流和交流磁通密度，確保有良好的設計裕度，選擇導線規格時要保證最小的損耗。為了達到最好的高頻抑制（即小的繞組間電容），在環形磁心上應該采用單層繞組。

儲能扼流圈
儲存在扼流圈磁心中的能量與磁通密度的平方成正比，與磁心材料的有效導磁率成反比。因此，從方程可得到：
大電流鐵粉磁心扼流圈

鐵粉磁心的高飽和磁通密度（大于1T）和低導磁率（35~75）使得鐵粉磁心非常適合用于儲能扼流圈。

磁心導磁率

在本文本中充電器廠家所討論的材料是美國 Micrometals公司的產品 Micrometals Mix#8~#40其導磁率范圍為35~75，通過表可以了解這類材料的基本屬性（其他制造商同樣也有類似的產品）。
大電流鐵粉磁心扼流圈

鐵粉材料有一種“軟”飽和的特性。這在扼流圈的應用中有兩個優點：首先，鐵粉材料良好的過載特性可以防止感應系數在電流高于正常最大值時突然變為零；其次，采用鐵粉材料，扼流圈可以設計成能“擺動”的，也就是在低直流下也能提供較大的電感。在低負載電流下，這種擺幅扼流圈能保持連續的導電性。這也通常是降壓型調節器應用的一大優點。圖所示為鐵粉材料磁心的初始導磁率隨著直流磁場強度的增加而下降的曲線。

大電流鐵粉磁心扼流圈