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关于绕带磁芯

请参考技术文件图书馆绕带磁芯设计手册。其他包括技术公告以及应用上的知识等相关资料也提供下载。



什么是绕带磁芯?


绕带磁芯(Tape Wound Core)是由高磁导率镍铁合金的细带缠绕制成,可用的合金包括Orthonol®、Square Permalloy 80、Supermalloy和Alloy 48,或晶粒取向硅铁Magnesil®。各种材料的生产厚度介于0.0005” 和0.004” 之间(以满足广泛的频率应用),缠绕成的环形磁芯重量从不足一克到几百千克不等。所有材料均带有酚醛树脂或塑料、铝或绝缘涂层铝的保护罩。马格尼西合金材料还可以不装箱或者采取环氧封装。绕带磁芯专门用于磁性放大器、变换式和逆变式变压器、电流互感器和静态磁性设备。


卷轴磁芯(Bobbin Core)是由超细镍铁丝缠绕在不锈钢卷轴上制成的微型绕带磁芯。变压器卷轴磁芯的制造材料是Permalloy 80和Orthonol 的超薄带(厚度为0.000125" 到0.001"),制造宽度为0.031" 到0.250"。磁芯直径最小尺寸为0.050",有特殊要求时可再缩小。卷轴磁芯可以在几微妙甚至更短的时间内从正饱和电压切换为负饱和电压,因此它们非常适于逻辑元件、串行/并行数据转换以及生成脉冲图形。由于其温度稳定、矫顽力值低以及饱和密度高,此种磁芯在计算机、高频放大器、谐波放大器、谐波发生器、脉冲变压器、计数器和计时器中的应用远高于其他类型的磁芯。

 

哪些是常见绕带磁芯测试上的误解?


在测试方形环路绕带磁芯时,常见错误之一是测量电感或者AL值。这其实是针对铁氧体和粉末磁芯材料(圆形环路材料)的常规测量,对于方形环路材料而言(如Permalloy、Orthonol、Magnesil等),则为无效测量。方形环路材料可以进行电感测量,但是测量结果不具有任何磁性功能的代表性。


此外,方形环路材料的电感测量结果也不具有重复性。原因来自于磁芯的剩磁(Br)。每次测量都会给磁芯留下某些剩磁,不再是初始磁芯,如下图。当对磁芯进行应用、消除直流偏磁置、接近永久磁铁、局部退磁以及其他等,都会导致电感测量的不可靠性和不可重复性。此外,方形环路材料经过加工后,可控制饱和磁通量(Bm)、矫顽力(Hc) 和剩磁(Br),但是无法用来控制电感的初始磁化曲线。见下图。





对于包括磁性放大器 磁芯在内的方形环路材料,测试磁芯的饱和磁通量较为有用。如下所示的测试设置通常用于测量磁芯饱和磁通量。一般情况下,磁芯的匝数为10,并以下列方法进行测试:


• 驱动磁芯,直至磁通量达到其饱和磁通量(B1) 的一半。Permalloy的饱和磁通量是3700 高斯,Orthonol 的值是7500 高斯,E形材料的值是2500高斯。相应的测量电压(V1),计算方法如下:

Vrms = 4.44 * Bpk * Ae * N * f * 10-8

B 的单位是高斯

Ae 是磁芯的有效面积,单位为cm2

N 是匝数

f 是频率,单位为赫兹


• 当达到一半的饱和磁通量且电压稳定时,可在示波器上观测峰值电流或I1
当示波器上显示的电流波形拉长到I2 时,电压也随之增加。当I2 = 3 * I1 时,磁芯应当进入饱和状态,此时记录下 V2。可随后重新排列上述公式,求出磁芯的饱和磁通量B2