软磁材料的选用原则

软磁材料的选用原则
绝大多数的软磁材料是在交变磁场下工作的.在选用软磁材料时,重要考虑的因素是工作磁通密度,磁导率,损耗大小,工作环境及材料的价格等. 钴基非晶和铁基微晶比铁氧体有更高的饱和磁感应和相对较高的损耗，高的居里温度和温度稳定性，但价格比较贵，同时磁芯规格不完善，特别适宜用大功率或耐受高温和冲击的**场合。磁粉芯一般比铁氧体有更高的饱和磁感应，用磁粉芯的电感比铁氧体磁芯的体积小，但在 100kHz 以上，损耗大，很少再用磁粉芯。铁氧体价格低廉，材质和磁芯规格齐全，高频性能好。但材质脆，不耐冲击，温度性能差。适用于 10kW 以下，高频率达 1MHz 以下的任何功率变换器。

要点：
1.磁性材料的磁化曲线是非线性的。并有磁滞特性。所谓软磁材料是指既容易磁化，又容易去磁的磁材料。描述材料磁性能的主要指标的低频和直流参数是饱和磁通密度 Bs，剩磁感应 Br，矫顽磁力 Hc和磁导率μ。

2.磁材料磁化时，送入磁场的单位体积能量正比于磁化曲线与纵坐标轴包围的面积。其中一部分能量成为磁滞损耗，消耗在磁芯中；而另外一部分可返回电路，即可恢复的能量－磁场储能。每磁化材料一个周期，消耗在磁材料中的损耗与磁滞回线包围的面积成正比。

3.在交变磁场中，因磁材料电阻率不为零，在材料的横截面上感应电势，在材料中产生涡流。涡流一方面引起电阻损耗，导致磁材料发热，并引起激磁电流加大。另一方面，减少了磁芯有效导磁面积。为了减少涡流影响，将材料碾轧成带料。

4.磁芯损耗由磁滞损耗，涡流损耗和剩余损耗组成。低频时，磁芯损耗主要是磁滞损耗。高频时，涡流和剩余损耗占主要部分。因此低频时材料的饱和磁感应是限制因素。高频时，磁芯损耗是限制材料高频应用的主要因素，工作磁感应远离饱和磁感应，饱和磁感应的大小并不重要。

5.磁芯在不同工作状态时，采用不同的相对磁导率。通常磁芯的磁导率是非线性的，随交流幅值和直流工作点而变化。当高磁导率磁路中串联气隙时，磁芯的磁性能的非线性被空气隙的线性掩盖了，有效磁导率在很大范围内基本上是常数。
 
6.在开关电源中常用的磁性材料有 3 类：合金带，磁粉芯和铁氧体。磁粉芯和合金带中恒导合金只用于电感或反激变换器变压器磁芯，由于不用开气隙，散磁少，电磁兼容性好。但绕线困难，不适宜作大功率磁芯。合金带一般具有高的饱和磁感应 Bs，低的电阻率，损耗大。其中超微晶材料工作频率达 200kHz，仍具有可接受损耗的较高工作磁通密度。并可作为大功率变压器。矩形回线非晶材料可作为磁放大器和尖峰抑制磁芯。而铁氧体是开关电源中应用为广泛的材料，价格低廉，磁芯规格齐全，高工作频率可达 1MHz 以上。

 材料的可工作频率应当是允许单位损耗和允许工作磁通密度的综合指标。要说材料可工作的频率应当是在该频率下有较高的磁通密度，而损耗是可接受的。