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    衡陽(yáng)市金則利特種合金股份有限公司

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  • 如何選用電子鎮(zhèn)流器磁性材料
    發(fā)布時(shí)間:2013-03-29 來(lái)源:本站 點(diǎn)擊數(shù):302
     隨著科技高速的發(fā)展,電子鎮(zhèn)流器在節(jié)能燈中應(yīng)用非常廣泛。例如:霓虹燈在各大商場(chǎng)里得到廣泛的應(yīng)用,為提高它的質(zhì)量,其中電子式鎮(zhèn)流器是一個(gè)核心部件,因此磁心組件選擇必須符合電子式鎮(zhèn)流器的特點(diǎn)和要求。
    1 外觀構(gòu)造形狀
    電子式鎮(zhèn)流器中的磁心部件包括電感器與脈沖變壓器兩大類,所以必須合理選擇它的磁心組件。經(jīng)常用于脈沖變壓器的磁心結(jié)構(gòu)為環(huán)形較多些,常用規(guī)格如:T12*6*4,T9*5*3,10*6*4,T8*4*4等等; 在半橋電路中當(dāng)選用MOSFET管作開(kāi)關(guān)時(shí),磁環(huán)的內(nèi)徑要稍大些,以能纏繞足夠的圈數(shù)以得到足夠的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O。EMI濾波電感、PFC升壓電感以及阻流器所用的磁心主要采用UU,EE,EI,PQ 等,適用35~100W電子式鎮(zhèn)流器使用的磁心型號(hào)較多,如EE19/16,E25,EF20,EF25,PQ26/20等等。當(dāng)今國(guó)內(nèi)已有很多家合資或獨(dú)資生產(chǎn)磁心材料的企業(yè),品種型號(hào)也比較繁雜。在選用磁心時(shí),應(yīng)把磁心的結(jié)構(gòu)與材料的材質(zhì)結(jié)合在一起考慮。規(guī)格型號(hào)相同但材質(zhì)不同的磁心,其特性差異相當(dāng)大。當(dāng)磁心材料材質(zhì)選定之后,結(jié)構(gòu)尺寸的大小則由燈管功率及電感值等參數(shù)來(lái)決定。
    2 磁心材料材質(zhì)的選擇
    不同的磁性材料有著不同的特性和不同的適用范圍。大體上軟磁鐵氧體可分為:錳鋅鐵氧體,鎳鋅鐵氧體,非晶及合金類,通常適用開(kāi)關(guān)電源的軟磁鐵氧體有PC40,PC30,PC44等。由于鎳鋅鐵氧體材料初始磁導(dǎo)率較低(一般μi<1000)但是它的居里溫度較高,工作頻率0.1MHz以上。如FERRITE KING的FK1 TC達(dá)400℃,工作頻率達(dá)10-150MHz,而μi僅為10-20;相反N10J材料的μi達(dá)10000,但是TC約120℃,工作頻率也較低僅為100KHz,即使同是錳鋅(Mn-Zn)的材料,不同的材質(zhì)其性能也是相差很大,如表1列出了幾種常用錳鋅鐵氧體標(biāo)準(zhǔn)電氣特性。
    當(dāng)電子鎮(zhèn)流器采用雙極型晶體管作為開(kāi)關(guān)時(shí),工作頻率達(dá)到55KHz;當(dāng)采用MOSFET管作為開(kāi)關(guān)時(shí),工作頻率最高可達(dá)150 KHz,絕大多數(shù)磁心材料都可以達(dá)到電子鎮(zhèn)流器的要求,電子鎮(zhèn)流器磁心材料的選擇應(yīng)重點(diǎn)考慮對(duì)磁心材料下列幾點(diǎn)方面的要求:
    (1)居里溫度TC應(yīng)足夠高。因?yàn)殡娮渔?zhèn)流器特別是熒光燈罩殼內(nèi)溫度常達(dá)到80℃以上,磁心本身溫度可在90℃以上,如果磁心的居里溫度偏低,必然會(huì)使磁心自身的溫度接近居里溫度,導(dǎo)致初始磁導(dǎo)率μi、飽和磁通密度BS和電感值急劇下降及燈管的功率的猛增,致使電子鎮(zhèn)流器壽命縮短,因此為確保電子鎮(zhèn)流器罩殼內(nèi)的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于磁心的居里溫度,最好選用居里溫度TC>180℃的磁心材料。
    (2)磁心的初始磁導(dǎo)率μi應(yīng)適中。磁心的初始導(dǎo)率μi有許多規(guī)格,從100~10000以上,對(duì)磁心組件初始磁導(dǎo)率的選取,必須滿足居里溫度TC的要求,一般磁導(dǎo)率μi在4000以上的材料,其居里溫度大多低于150℃,甚至低于130℃,而磁導(dǎo)率μi低于3000的材料居里溫度一般可達(dá)到180℃以上。因此選用μi2000~3000的磁心制作阻流圈等電感器是比較合適的。而對(duì)于脈沖變壓器磁環(huán)自身發(fā)熱較少,環(huán)境溫度一般會(huì)達(dá)到90℃,因而磁環(huán)的居里溫度適當(dāng)可以低些,磁導(dǎo)率盡可能要高些,以獲得足夠高的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以能推動(dòng)晶體管迅速達(dá)到飽和。同時(shí)初始磁導(dǎo)率μi高些還可以減小繞組圈數(shù),從而減小漏感和分布電容,有利于改善驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形。
    (3)電阻率ρ應(yīng)比較高。當(dāng)工作頻率一定時(shí),磁心材料的渦流損耗與電阻率成比反。為降低磁心組件的損耗,宜選用電阻率ρ高一些的磁心。磁心材料的電阻率大多在0.15~108Ω.m 之間,其中錳鋅鐵氧體材料的電阻率ρ一般在0.1~100Ω.m 之間。選用磁心材料的電阻率并非越高越好,而必須兼顧材料的其它特性。如鎳鋅N3L材料ρ雖然達(dá)到1*107Ω.m,但居里溫度太低(TC100℃),這樣的材料是不適合在電子鎮(zhèn)流器中使用的,對(duì)于表1中幾種材質(zhì)的錳鋅鐵氧體材料當(dāng)只考慮到μi,TC,BS幾個(gè)參數(shù)指標(biāo)要求時(shí),N2J,N3J材質(zhì)都可以選用,材料的電阻率最高(p6.5Ω.m)因而有較小的功率損耗。
    (4)合適的溫度系數(shù)。 電子鎮(zhèn)流器中不同用途的磁性組件中要求有不同的溫度系數(shù),對(duì)于脈沖變壓器磁環(huán),要求具有負(fù)溫度系數(shù),亦即其磁導(dǎo)率或線圈電感量隨溫度升高而下降。在從室溫到100℃變化時(shí),功率開(kāi)關(guān)晶體管的電流增益Hef隨溫度升高約增加10%~15%,集電極電流也隨著增大。在此溫度范圍內(nèi)只要磁環(huán)具有負(fù)溫度系數(shù)的磁導(dǎo)率,剛好與晶體管Hef的正溫度系數(shù)相抵消或大部份抵消,基本上保持平衡,從而則可保證電子鎮(zhèn)流器穩(wěn)定工作。
    EMI濾波器中電感器的磁心組件,磁心線圈電感量受溫升影響應(yīng)盡可能小些,使L-T特性曲線在總體保持平直,否則,如果電感值隨溫度升高變化比較大,那么在室溫下已調(diào)試好的濾波效果也就會(huì)變差。
    高頻扼流圈磁心,其磁導(dǎo)率μi最好具有正溫度系數(shù),也就是說(shuō)扼流圈的電感隨著溫度升高而增加,從而節(jié)能燈的功率隨溫度升高而減少,R2K的材料就具有這種溫度特性。毫無(wú)疑問(wèn),不論是扼流圈還是APFC升壓電感都最好選用負(fù)溫度系數(shù)的磁心。像μi R2.5k材料其功耗從25℃到80℃隨著溫度升高而減小,并且在80℃左右功耗最小,這類材料就比較符合要求。
    對(duì)于磁性材料溫度系數(shù)即使不能完全滿意,至少應(yīng)能保證電感量和功耗等參數(shù)隨溫度升高變化量盡可能小一些。
    (5)飽和磁通密度BS與磁滯回線。電子鎮(zhèn)流器中磁性組件應(yīng)具有較高的飽和磁通密度,一般要求BS :450-550mT,以保證脈沖變壓器有足夠的驅(qū)動(dòng)功率,防止高頻扼流圈或升壓電感因易進(jìn)入磁飽和而溫升加劇,若BS值選取過(guò)低就不能保證足夠高的居里溫度。
    由于磁心的磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比,所以磁滯回線比較狹小的磁心對(duì)降低功耗是有利的,脈沖變壓器磁環(huán)必須具有近似矩形的磁滯回線,為保證在半橋逆變器的兩個(gè)晶體管能產(chǎn)生對(duì)稱的電流波形,要求磁環(huán)磁滯回線有較好的對(duì)稱性。
    (6)磁心組件的測(cè)試,篩選和分檔。由于磁性組件出爐一段時(shí)間內(nèi)參數(shù)退化與衰減是比較嚴(yán)重的,如果馬上安裝在電子鎮(zhèn)流器,在過(guò)段時(shí)間之后就有可能不能正常工作。一般在磁心出爐一個(gè)月內(nèi)其自然減落比規(guī)格書的減落系數(shù)要大得多。只要保證磁心組件有不少于一個(gè)月的出爐存放時(shí)間,再對(duì)其進(jìn)行測(cè)試分檔,參數(shù)退化就較小。磁性組件在受震動(dòng),沖擊和壓擠之后也會(huì)引起特性參數(shù)的減落,所以對(duì)測(cè)試分檔好后的磁心應(yīng)避免加壓,沖擊和跌落,在搬運(yùn)和組裝過(guò)程中應(yīng)輕拿輕放。
    當(dāng)今國(guó)產(chǎn)磁心的一致性較差,同一家同一批生產(chǎn)批次的產(chǎn)品,參數(shù)的離散也較大。因此對(duì)磁心必須進(jìn)行100%檢測(cè)篩選和分檔。例如一個(gè)脈沖變壓器磁環(huán),在批量生產(chǎn)中如不進(jìn)行檢測(cè)篩選和分檔就裝機(jī)使用,有的電子鎮(zhèn)流器則不能產(chǎn)生振蕩,有的雖然可以啟動(dòng)但很快就會(huì)出現(xiàn)故障。由于批量生產(chǎn)中磁心線圈數(shù)是固定的,因而對(duì)磁心的測(cè)試篩選和分檔工作是不可少的環(huán)節(jié)。



    衡陽(yáng)市金則利特種合金股份有限公司成立于1999年,公司主營(yíng)耐蝕軟磁合金,為湖南省高新技術(shù)企業(yè)。公司自成立以來(lái),即致力于耐蝕軟磁合金的研發(fā)。公司已具備年產(chǎn)耐蝕軟磁合金8000噸的生產(chǎn)能力。

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