浅谈高频开关电源用电抗器(高频电抗器)

      本文主要介绍高频开关电源用电抗器(高频电抗器)，为了能够让读者更够更清晰地理解和熟悉这一创新产品，先来大概了解一下有关高频开关电源的相关知识。

        江苏博邦电气(常州博邦电气)是专业的电抗器厂家，产品汇集变频器用进线电抗器(输入电抗器)、出线电抗器(出线电抗器)、直流电抗器(平波电抗器)，还有诸如电容器用低压串联电抗器、高压串联电抗器等，联系方式：0519-83188328 18015013088，专业铸就经典！

       一、高频开关电源
      （一）、高频开关电源的含义
      高频开关电源(也称为开关型整流器)，通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，工作效率达到90%以上，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
                    
      高频开关电源是传统整流器（硅整流器，可控硅整流器）的升级替代产品。高频开关电源以使用方便，体积小，效率高，工作稳定，镀层细致等绝对的优势迅速占领市场。广泛使用于电镀，电解，氧化等表面处理行业，并得到新老客户的一致好评。 

       （二）、高频开关电源的特点
       1 采用进口名牌元器件和国际先进的全桥逆变换流技术精密加工而成，使整机的性能稳定，质量更加可靠。
       2 整机具有过压，过流，超温，短路，缺相等自动保护报警功能和软启动功能。并可加装时间控制和计算机接口。
       3 直流输出波形为高频方波，纹波系数《1%，可提高镀数，拒绝钝化，增强镀层表面的光泽度和镀件暗角的钻芯度。并可减少原材料的损耗，达到电镀行业的各种特殊要求。
       4 sfg系列高频开关电源 采用风冷式设计，安装方便。并配有远控装置，操作简单。可以带负载开关机，减少调节的烦琐程序。
       5 体积小、重量轻，整机运用了全方位的防腐工艺制作，增强了产品的防腐蚀能力，延长了使用寿命。
       6 高效，节能，工作效率达到90%以上，任意电压电流比始终成线性匹配。省去了传统整流器 的调压器和主变的损耗，节能在35%以上，大大的减轻了电镀 成本，实为表面处理行业最理智的选。

      （三）、开关型稳压电源的分类
      开关型稳压电源的电路结构有多种：
      (1)按驱动方式分，有自励式和他励式。
      (2)按DC/DC变换器的工作方式分：①单端正励式和反励式、推挽式、半桥式、全桥式等;②降压型、升压型和升降压型等。
      (3)按电路组成分，有谐振型和非谐振型。
      (4)按控制方式分：①脉冲宽度调制(PWM)式;②脉冲频率调制(PFM)式;③PWM与PFM混合式。
      (5)按电源是否隔离和反馈控制信号耦合方式分，有隔离式、非隔离式和变压器耦合式、光电耦合式等。
      以上这些方式的组合可构成多种方式的开关型稳压电源。因此设计者需根据各种方式的特征进行有效地组合，制作出满足需要的高质量开关型稳压电源。

       二、高频开关电源用电抗器(高频电抗器)
      （一）高频开关电源用电抗器(高频电抗器)的含义
      电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。这就是通常意义上的电抗器，与传统电抗器不同的是，高频电抗器（Reactor)用压粉成型铁芯“MBS-R”，主要用于混合动力车及各种EV（电动汽车）的DC/DC转换器、太阳能发电和风力发电的电网连接装置以及空调等节能家电的逆变器等。

      这些电抗器的铁芯大多采用厚0.1mm左右的电磁钢板。但此前一直存在材料价格昂贵、因层叠多张钢板导致加工成本上涨，以及产品形状受到限制等问题。作为代替这种电磁钢板的铁芯材料，高频范围内铁耗较少的压粉成型铁芯。对原料铁粉的粒度分布进行了最佳设计，采用高耐热型MgO类绝缘薄膜，优化了成型及热处理等工艺。

      MBS-R不仅铁耗与原来的电磁钢板一样少，而且饱和磁束密度比0.1mm厚的电磁钢板高出10％左右，因此三维形状也可灵活设计。目前Diamet已开始样品供货MBS-R，今后将与电抗器及逆变器厂商共同推出相关产品。因此，高频开关电源用电抗器(高频电抗器)具有以下特点：
      1、高转换效率；
      2、动态电感量以满足电路要求；
      3、体积小、重量轻、高性价比；
      4、温升低、频率稳定性好，无老化风险；

      （二）高频开关电源用电抗器(高频电抗器)铁心的性能特点与选择
      过去，高频开关电源的高频可饱和电抗器主要采用坡奠合金，但由于铁心的温升问题，而难以高频化。很显然，非晶铁心作为高频可饱和电抗器显示了优良的特性，具有上述特征纳磁控式开关电源重新被认识，需求正在迅速扩大。因此，容许温升必须耍考虑开关电源的使用环境温度、内部发热以及铝电解电容器的寿命。

      1、高频可饱和电抗器用非晶C型铁芯性能特点：
      a、高饱和磁感应强度一减小铁芯体积；
      b、矩形结构---便于线圈装配；
      c、铁芯开口——优良的抗直流偏置饱和能力；
      d、低损耗——减小温升（是硅钢的1/5——1/10）；
      e、良好的稳定性——可在-55—130℃长时间工作。

      2、高频开关电源用电抗器(高频电抗器)铁心的应用领域：
      a、光伏逆变器用非晶电抗器铁芯
      b、高频大功率开关电源中的输出滤波电抗器
      c、中高频开关电源变压器
      d、某些不间断电源中的主变压器.

      3、高频开关电源用电抗器(高频电抗器)铁心的选择
      根据以上的条件，开关电源用高频可饱和电抗器铁心应具备以下特性饱和磁通密度和残留磁通密度的比，即矩形比。
      a、顽磁力小。
      b、饱和磁通密度大。
      c、温度特性好。

      现在作为可饱和电抗器的铁心，已知的有表3所示的几种，其中铁氧体在点上存在问题，而80％Ni—Fc坡莫合金在第点上存在问题，所以都不大用于高频开关电源。因此对50g6Ni—Fe坡莫合金和Co基非晶磁性材料进行了研究，根据对矩形驱动产生的滋特性和温升进行测量的结果，根据输出保证条件和容许温度条件，求出适合于可饱和电抗器小型化的最佳频率。在频率、可变电抗器的卷数和变压器次级线圈电压的关系。如果铁心的尺寸是一样的，则卷数越少，可饱和电抗器越能小型化。所以50%Ni—Fc和Co基非晶磁性材料的最佳频率分别是20kHz和100kHz。然而在50％Ni—Fe的情况下，由于卷数多46T从铜损的问题来看，要求实际尺寸为这个的二倍。

      这样如果采用Co基非晶磁性材料就可以在高频工作，主要元件就可以小型化。Co基非晶磁性材料作为高频可饱和电抗器显示出优良的特性，但如前所述，如果不对时效变化采取对策，则在使用过程中特性交化，铁损增加。铁损增加又进一步引起温度上升，铁损又增加的恶性循环状态。Co基非晶磁性材料的矩形比小，但存在这种倾向，所以必须注意。

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