磁滯損耗的理解
發布時間:2020-12-16 責任編輯:lina
【導讀】我們先前有講過電感的損耗,分為銅損和鐵損,銅損指直流導通電阻,一般不會大。而鐵損就是指磁芯損sun耗hao了le,主zhu要yao包bao括kuo磁ci滯zhi損sun耗hao和he渦wo流liu損sun耗hao。而er這zhe兩liang者zhe主zhu要yao與yu磁ci芯xin的de材cai質zhi種zhong類lei有you關guan。下xia麵mian來lai看kan看kan磁ci珠zhu是shi怎zen麼me利li用yong磁ci滯zhi損sun耗hao和he渦wo流liu損sun耗hao來lai工gong作zuo的de。
磁珠在電路中也是用得非常多的,下麵是一些經常會看到的知識點,或者說是經驗吧。
①電感的單位是亨 H,磁珠的單位是歐姆Ω
②電感是儲存能量的,磁珠是通過發熱來消耗能量的
③磁珠是用來吸收超高頻信號,多用於信號回路及 EMC 對策
不(bu)知(zhi)道(dao)同(tong)誌(zhi)們(men)想(xiang)過(guo)沒(mei)有(you),這(zhe)些(xie)結(jie)論(lun)是(shi)怎(zen)麼(me)來(lai)的(de)呢(ne)?要(yao)理(li)解(jie)這(zhe)些(xie),就(jiu)需(xu)要(yao)知(zhi)道(dao)磁(ci)珠(zhu)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li),而(er)知(zhi)道(dao)了(le)磁(ci)珠(zhu)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li),這(zhe)些(xie)也(ye)就(jiu)是(shi)理(li)所(suo)當(dang)然(ran)的(de)事(shi)情(qing)了(le)。
磁珠的工作原理
總的來說,磁珠跟電感的原理基本是一樣的,很多廠家也把磁珠歸為電感一類。那麼他們的區別在哪兒呢?
先來看我們使用兩者器件的目的:我們一般使用電感,總希望他是理想電感,損耗越小越好。而我們使用磁珠,就是要利用其損耗,來消掉我們不需要的高頻分量。
我wo們men先xian前qian有you講jiang過guo電dian感gan的de損sun耗hao,分fen為wei銅tong損sun和he鐵tie損sun,銅tong損sun指zhi直zhi流liu導dao通tong電dian阻zu,一yi般ban不bu會hui大da。而er鐵tie損sun就jiu是shi指zhi磁ci芯xin損sun耗hao了le,主zhu要yao包bao括kuo磁ci滯zhi損sun耗hao和he渦wo流liu損sun耗hao。而er這zhe兩liang者zhe主zhu要yao與yu磁ci芯xin的de材cai質zhi種zhong類lei有you關guan。下xia麵mian來lai看kan看kan磁ci珠zhu是shi怎zen麼me利li用yong磁ci滯zhi損sun耗hao和he渦wo流liu損sun耗hao來lai工gong作zuo的de。
下麵是最簡單的磁珠模型:

dsPIC33 DSC參考設計的主要電路組件
電流流過導線,會產生圍繞導線的環形磁場,在導線上套上一個磁導率比較大的磁環,磁環內部就會有比較大的環形磁場 B。如果電流是變化的,那麼磁場 B 也ye是shi變bian化hua的de。根gen據ju電dian磁ci感gan應ying定ding律lv,變bian化hua的de磁ci場chang產chan生sheng電dian場chang,並bing且qie這zhe個ge電dian場chang是shi環huan形xing的de電dian場chang。如ru上shang圖tu所suo示shi,會hui在zai紅hong色se截jie麵mian上shang產chan生sheng環huan形xing的de電dian場chang。這zhe是shi如ru果guo磁ci環huan的de電dian阻zu率lv不bu是shi無wu窮qiong大da,那na麼me環huan形xing的de電dian場chang就jiu會hui產chan生sheng環huan形xing的de電dian流liu,也ye就jiu是shi產chan生sheng熱re量liang了le,這zhe個ge損sun耗hao叫jiao渦wo流liu損sun耗hao。

我們實際中常用的磁珠是上麵這種貼片式結構的,一樣也是會有渦流損耗,道理跟上麵差不多。
磁滯損耗如何理解呢?
磁芯在外磁場的作用下,材料中的一部分與外磁場方向相差不大的磁疇發生了‘彈性’轉動,這就是說當外磁場去掉時,磁疇仍能恢複原來的方向;而(er)另(ling)一(yi)部(bu)分(fen)磁(ci)疇(chou)要(yao)克(ke)服(fu)磁(ci)疇(chou)壁(bi)的(de)摩(mo)擦(ca)發(fa)生(sheng)剛(gang)性(xing)轉(zhuan)動(dong),即(ji)當(dang)外(wai)磁(ci)場(chang)去(qu)除(chu)時(shi),磁(ci)疇(chou)仍(reng)保(bao)持(chi)磁(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)。因(yin)此(ci)磁(ci)化(hua)時(shi),送(song)到(dao)磁(ci)場(chang)的(de)能(neng)量(liang)包(bao)含(han)兩(liang)部(bu)分(fen):前者轉為勢能,即去掉外磁化電流時,磁場能量可以返回電路;而後者變為克服摩擦使磁芯發熱消耗掉,這就是磁滯損耗。

上圖為典型的磁滯曲線,從前麵磁滯損耗的理解來看。剩磁 Br 越小,那麼磁疇的剛性轉動越少,損耗就越小。或者說磁滯損耗正比於磁滯回線包圍的麵積。
關於磁珠的損耗,我請教過相關電感生產廠家,磁滯損耗占大頭。
小結
其(qi)實(shi),上(shang)麵(mian)說(shuo)的(de)渦(wo)流(liu)損(sun)耗(hao),磁(ci)滯(zhi)損(sun)耗(hao),在(zai)前(qian)幾(ji)期(qi)講(jiang)電(dian)感(gan),講(jiang)磁(ci)芯(xin)時(shi)已(yi)經(jing)介(jie)紹(shao)過(guo)了(le),電(dian)感(gan)的(de)損(sun)耗(hao)也(ye)是(shi)這(zhe)些(xie)。電(dian)感(gan)和(he)磁(ci)珠(zhu),本(ben)質(zhi)上(shang)沒(mei)什(shen)麼(me)區(qu)別(bie)。電(dian)感(gan)和(he)磁(ci)珠(zhu)的(de)曲(qu)線(xian),其(qi)實(shi)是(shi)差(cha)不(bu)多(duo)的(de),都(dou)是(shi)倒(dao)“V”型的隻不過因為使用目的的不同,電感我們一般讓其工作在感性區域,也就是遠離諧振頻率的頻段,因此,它的單位是 H。而磁珠工作在阻性區域,也就是諧振頻率附近,因此他的單位是歐姆。

或者這麼說,電感和磁珠,如果用數學公式表示阻抗的話,都是 Z=R+jX。
電感,工作在 X 遠大於 R 的頻段,也就是 X 占大頭,此時 X 主要是感抗,那麼單位不就是亨了麼。既然 X 分量占大頭,R 分量很小,因為隻有 R 才能消耗能量,那就主要是儲能的作用了。
磁珠,主要工作在 R 大於 X 的頻段,R 占大頭,那麼單位不就是歐姆了麼。因為 X 分量占小頭,儲能很少,所以我們說磁珠主要是通過發熱消耗能量的。
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