工程师如何处理开关电源的磁芯损耗？

发布时间：2025-03-28 14:43
作者：AMEYA360
来源：开关电源
阅读量：206

　　在开关电源设计中，总会碰见各种各样的损耗，其中之一是磁芯损耗，由磁滞损耗和涡流损耗组成，难以直接估测，需要精确计算与合理选择磁芯材料来控制。

工程师如何处理开关电源的磁芯损耗？

　　1知晓磁芯损坏的组成

　　磁滞损耗：与磁芯偶极子重新排列相关，正比于频率和磁通密度。

　　涡流损耗：由交变磁通在磁芯中产生的局部电流导致，表现为I²R损耗。

　　2选择合适的磁芯材料

　　优先选用低损耗磁芯：如铁镍钼磁粉芯(MPP)，其损耗低于其他常见铁粉磁芯。

　　权衡成本与性能：虽然铁粉芯成本较低，但磁芯损耗较大，需根据具体应用需求选择。

　　3精确计算磁芯损耗

　　确定峰值磁通密度：利用公式B = (L * ΔI) / (N * A)，其中L为电感，ΔI为电感纹波电流峰峰值，A为磁芯横截面积，N为线圈匝数。

　　查阅磁芯损耗曲线：根据磁芯制造商提供的磁通密度与磁芯损耗(和频率)图表，估算磁芯损耗。

　　4利用专业工具辅助设计

　　下载并使用制造商提供的计算软件：如某公司的在线电感磁芯损耗和铜耗计算公式，快速准确估算损耗。

　　模拟与验证：通过仿真软件模拟不同磁芯与电感参数下的损耗情况，进行验证与优化。

　　5实时热管理措施

　　设计有效的散热路径：确保磁芯及其周边组件的热能能够高效散出。

　　监控温度：在实际应用中，通过温度传感器监控磁芯温度，及时调整设计或增加散热措施。

　　6持续优化与迭代

　　收集应用数：在实际应用中收集磁芯损耗与温度数据，分析损耗来源。

　　迭代设计：根据数据分析结果，调整磁芯材料、电感参数或散热设计，持续降低磁芯损耗。


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　　开关电源电路中为何需要串联小电阻，起什么作用，在电源中会见到阻值特别小的电阻，通常是0.5-2.2欧姆，它们分别在不同的位置，起到不同的作用。　　在电源输入端会串联一颗2.2欧左右的电阻，这样可以限制电容充电电流，还可以起到保险的作用，就是用电阻代替保险管了，节省了一个元件，有短路时，电阻不能通过大电流，就会烧断，不会造成起火。还用用PCB上的铜箔做的很细，代替保险管的，当有大电流时，铜箔很细，不同通过大电流，铜箔就会烧断，保护后级不会扩大故障，这种在小功率的电源中特别常见。　　开关电源中还有一个电阻非常小，串联在MOS管的S极R89，这里串的电阻是检流电阻，就是检测变压器初级流过的电流，电源芯片没有检测电流的能力，只能检测电压，就要把流过变压器的初级绕组的电流通过串流的电阻产生电压，把这个电压信号输入到电源芯片中，控制开关电源的过流保护和短路保护。　　这里为什么要串联很小的电阻呢，因为串联的电阻大，功率就要大，浪费不必要的电能，影响效率，根据电源芯片的输入保护电压是一定的，电阻越大，电源的过流保护点容易保护，这个电阻是根据电源的功率来设计的，功率越大，电阻越小，所以常见的电阻比较小。　　在电磁炉路中也有一个2.2欧3W的电阻，也是起到保险的作用，都是厂家为了节省成本设计的。　　还有的就是0欧姆电阻，一开始也不知道为什么要加一个0欧姆电阻，直接短上不就可以了吗?实际也是一个保险电阻，当后级电路有短路，电阻就会烧断，还有就是在单面PCB电路板的直插0欧姆电阻，是用作跳线的作用，单面板只能单面走线，有的地方绕不开，就需要跳线，有的用跳线，有的直接用0欧姆电阻。　　还有就是0欧姆电阻在调试时使用，在每一个电路模块的电源串联一颗电阻，当调式时，断开其它的电阻，只连接这一颗电阻，就可以单独调试，尤其在批量的电路板时，某一点可以时断开，也可以是短路，据根据需要，是否焊接这个0欧姆电阻。　　经常在电路中遇到小阻值的电阻，每个电阻在每个位置的不同，它的叫法和功能也不同，常见的小电阻就是用于保险的电阻，保险电阻，检测电流大小的电阻，检流电阻。
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　　通信开关电源在现代通信系统中扮演着至关重要的角色，但是在使用过程中常常会遇到电磁兼容性故障，这些故障可能会导致通信中断、数据丢失或设备损坏等严重后果。因此，了解常见的通信开关电源电磁兼容性故障及其维修方法对于保障通信系统的稳定运行至关重要。本文AMEYA360电子元器件采购网将介绍几种常见的故障类型，并提供相应的维修方法，希望能够为读者解决相关问题提供参考。　　一、通信开关电源电磁兼容性故障的分类　　通信开关电源电磁兼容性故障主要分为两类：传导故障和辐射故障。传导故障是指设备通过电源线、接地线等传输线将电磁干扰信号传输到电源和信号线路上，导致其他设备出现异常。辐射故障是指设备内部电磁干扰信号通过空间辐射的形式影响其他设备。　　通信开关电源的电磁兼容性测试主要包括以下几个方面：　　1. 传导测试：测试通信开关电源通过电源线、信号线等传输线传导的电磁干扰信号。这种测试主要用来评估电源和信号线路对外部电磁干扰信号的抗干扰能力。　　2. 辐射测试：测试通信开关电源通过空间辐射的电磁干扰信号。这种测试主要用来评估设备对外部电磁环境的干扰程度。　　3. 静电测试：测试通信开关电源对静电的抗干扰能力。静电是一种常见的电磁干扰源，对电子设备的影响较大，因此需要对设备进行静电测试。　　4. 雷击测试：测试通信开关电源对雷击的抗干扰能力。雷击是一种强电磁干扰源，对设备的危害较大，因此需要对设备进行雷击测试。　　5. 电磁脉冲测试：测试通信开关电源对电磁脉冲的抗干扰能力。电磁脉冲是一种强电磁干扰源，主要来自于核爆炸、雷电等自然现象，对设备的危害较大，因此需要进行电磁脉冲测试。　　在进行通信开关电源电磁兼容性测试时，需要使用专业的电磁兼容测试仪器和设备，按照相关标准和规范进行测试，并记录测试数据和结果。根据测试结果，可以对通信开关电源的电磁兼容性进行评估和改进，提高设备的可靠性和稳定性。　　二、常见故障及原因分析　　电源线传导发射超标　　电源线传导发射超标是通信开关电源电磁兼容性故障中最常见的问题之一。主要原因是电源线在传输电能时，会同时传输噪声和干扰信号，导致电源线传导发射超标。此外，电源线设计不良、屏蔽效果差、接线端子松动等问题也可能导致传导发射超标。　　辐射骚扰超标　　辐射骚扰超标是通信开关电源电磁兼容性故障中的另一个常见问题。主要原因是设备内部电路设计不合理、布局不规范、屏蔽不严密等导致电磁干扰信号外泄。此外，设备外部的磁场和电场也可能对设备产生影响，导致辐射骚扰超标。　　三、维修方法　　针对以上常见故障，可以采取以下维修方法：　　检查电源线是否完好，如有破损或老化现象，应及时更换;检查接线端子是否松动，如有问题应及时紧固。　　检查设备的屏蔽效果是否良好，如有问题应及时修复。可以采取加装屏蔽网、更换屏蔽材料等方式提高设备的屏蔽效果。　　检查设备内部的电路设计和布局是否规范，如有问题应及时调整。可以优化电路设计、改善布局等方式提高设备的电磁兼容性。　　使用专业的电磁兼容测试仪器对设备进行测试，找出故障的具体原因，并根据原因采取相应的维修措施。　　对于辐射骚扰超标的问题，可以采取增加吸收材料、优化设备外部的磁场和电场等方式进行维修。　　通过了解常见的故障类型及其维修方法，我们可以更好地保障通信系统的稳定运行，避免不必要的损失和影响。因此，在日常维护和管理通信系统时，我们需要密切关注通信开关电源的运行状况，及时发现和解决问题。
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