高频变压器计算高频变压器磁损计算!

一.导言

磁性元件是开关电源设备中的重要元件，对开关电源设备的体积和效率有很大的影响。高频时，磁性元件的损耗占整机的比例很大。因此，研究磁性元件的损耗非常重要。

磁芯损耗与磁性材料特性和工作频率密切相关。在交流磁化过程中，铁芯损耗功率(Pv)由磁滞损耗(Ph)、涡流损耗(Pe)和剩余损耗(Pc)组成。磁滞损耗(Ph)是磁性材料在磁化过程中，磁畴为克服磁畴壁摩擦而损失的能量，这部分损耗最终使磁芯发热而消耗掉。单位体积磁芯的能量损失与磁滞回线所包围的面积成正比。每一个磁化周期，都会损失与磁滞回线封闭面积成正比的能量，因此可以得出磁滞曲线面积越小，磁滞损耗越小；频率越高，功率损耗越大。涡流损耗(Pe)是由于磁芯材料的电阻率不是无穷大，而是有一定的电阻值。在高频时，它仍然会由励磁磁场在磁芯中产生的涡流引起。剩余损耗(Pc)是由磁化弛豫效应或磁滞效应引起的损耗。弛豫是指在磁化或退磁过程中，磁化状态不会随着磁化强度的变化而立即改变到最终状态，而是需要一个过程，而这个“时间效应”就是剩余损耗的原因。本文讨论了高频磁芯损耗的计算。

二、铁芯损耗的经典计算方法

分析了铁心损耗的构成。铁芯损耗功率(Pv)由磁滞损耗(Ph)、涡流损耗(Pe)和剩余损耗(Pc)组成。

对于软磁铁氧体，文献[1]给出了正弦激励下的Ph、Pe和Pc的计算模型，但不适合工程应用。一个世纪以前，斯坦梅茨在工程中总结出一个计算磁芯损耗的经验公式:

该公式表明单位体积的损耗Pv是重复磁化频率和磁通密度的指数函数。Cm，α，β都是经验参数，两个指标不一定都是整数。一般，1

Iii .斯坦梅茨经验公式的应用与调整

3.1频率和温度的影响

利用斯坦梅茨模型计算磁损耗在工程中有着广泛的应用。然而，该模型的参数随频率而变化，这意味着用于反映频率与最大磁感应强度和磁损耗之间关系的功率指数α和β的拟合值在不同频率下是不同的，温度对磁芯损耗的影响很大。

图1为飞利浦制造的3F3材料单位体积损耗与温度的关系。由于磁芯损耗随着温度的变化而变化，因此在计算公式中应考虑温度的影响。然而，公式(2)中没有明显反映温度影响的参数。因此，一些制造商改进了斯坦梅茨的经验公式，将温度和频率的影响包含在更一般的公式中。比如下面的公式就是飞利浦提出的计算正弦波下单位体积铁心损耗的公式(W/m3)。

其中:

公式(3)中的参数Cm、α和β反映了频率对铁芯损耗的影响。参数ct0、ct1、ct2、t反映温度的影响，温度的整体影响用参数ct表示。表1显示了飞利浦提供的材料的相应参数。利用公式(3)和(4)，斯坦梅茨经验公式(2)可用于计算不同频率和温度下磁芯材料在正弦波激励下的单位体积损耗。

其中△ b = bmax-bmin，公式(5)可改为:

K1和K2是常数，用于表征磁性材料的DC偏置特性，可以通过拟合不同频率和磁化状态下测得的磁芯损耗来获得。

四.当前问题和未来工作展望

在前面的描述中，指出了铁心损耗与温度密切相关，并指出了不同温度下铁心损耗的计算方法。但实际工作中无法提前知道磁芯的温度。为了准确计算磁芯损耗，需要建立磁性元件的热模型，将磁芯损耗计算方法与磁性元件的热模型相结合，准确计算磁性元件损耗。

动词（verb的缩写）结论

目前，开关电源正朝着模块化和小型化方向发展，对功率密度和效率的要求越来越高。磁性元件作为开关电源的关键部件，对设备的体积和效率有很大的影响。因此，有必要对磁性元件的损耗进行研究。