【笔记】变压器-热损耗-频响曲线推导 - 03 变压器参数-特性

参考《Mn-Zn开关电源用铁氧体磁心 PQ系列》，March  2014版

1.可能选择的型号和参数

1. PQ系列的这种铁氧体结构设计是TDK首创的。
   1. 优势是，相对E, EER磁芯，安装面积更小
   2. 材质选择
      1. PC47
      2. PC90
      3. PC95
   3. 尺寸
      1. PQ20/16 最小
      2. PQ50/50 最大

2.特性

2.1 温升与损耗基本是线性的（PC47材质）

这个测量值取了器件中点处，内部。。

似乎配图也意味着这个PQ20/16Z-12器件，自然散热下的最高损耗2W

参考设计总功耗77W，效率=97.4%

2.2  PC95 相对PC47的电磁损耗特性(相同的机械尺寸)

1.PC95 100KHz 200mT工作环境下，铁损：
25度：1.14W  80度：0.96W   120度 1.14W
2.PC47 100KHz 200mT工作环境下，铁损
100度：0.98W
3.PC90
100度：1.10

2.3 不同尺寸PQ系列标准件，不同功率下，磁芯损耗表

厂商参数，未经实际验证，测得可能是未加散热器条件下，支持的最大转换功率和对应铁损，工作频率100KHz.

PQ系列尺寸规格pc-95	整体功率	最大功率时总损耗W	饱和铁损（最小）	饱和铁损（最大）	工作温度/环境温度25	重量g	每匝nH/N^2(+-25%)
20/16	74W	2	0.96	1.14	75	13	4480
20/20	92W	2.5	1.16	1.38	80	15	4000
26/20	160W	3.4	2.2	2.62	75	31	7470
26/25	221W	3.4	2.63	3.14	75	36	6520
32/20	237W	3.6	3.94	3.31	75	42	9120
32/30	365W	4.45	4.45	5.30	78	55	7000
35/35	512W	4.7	5.98	7.12	70	73	7320
40/40	747W	6.2	7.45	8.87	72	95	6400
50/50	1078W	6.5	7.5	9	52	195	9700

3. PC95的材质特性

摘自TDK《Material characteristics》，May2022版

1.磁导率特性直到1MHz可以认为都是平坦的

空气是1， PC95在1K到100K处，磁导率几乎不变。注意这是双对数曲线。这说明了在1M处磁导率的上升也是很平坦的。下面讨论铁损时会再次提及。

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2.温度特性显现了那个居里温度200+

3.磁场强度 - 与饱和磁通

材料最初的磁场强度对相对磁通量的增加是线性响应的。场强超过350mT，就只能靠增大铁心截面积来继续增大所需要的磁通了。

导线本身产生的感应磁场的强度与电流成正比。H = I*ratio.

4. 各种频率信号下的铁损

这幅图是单对数曲线,我不知道意味着什么.我只能看出.电流增大1倍引发的温升似乎相当于频率增加1倍引发的温升. 我无法看出单对数曲线的斜率意味着什么....我也不清楚单对数曲线里不同间距的曲线,它的物理意义...这么简单,但是我不知道....然后我知道我能通过有限的步骤解开它.

4.Core loss曲线读图

 

4.1 半对数曲线的物理意义

明确一点，如果一个物理量在半对数曲线的对数轴Y，线性增加，意味着什么？它意味着，相对这个物理量的初始值，和X轴的某种变化，它实际在以指数的方式在增加。斜率表征了指数的大小。因为指数取log后，指数部分会变成一个系数，然后原本的指数级的增长，在半对数坐标系，会转换为类似斜率的东西。就是上面显示的。

也就是上图实际在表征铁损与磁感应强度的关系是：

Pe = k^mT + b0
它还可以写成：
Pe = 512W时，100KHz处的铁损，我们是知道的：5.98W(60度和80度几乎相同)
换算为纵轴立方米材质的损耗，7.12/17300*e-9 = 4.1156e5 = 411.56kW.
然后此时的mT是多少呢？200mT
再看50Hz处的铁损:
纵轴是：1.1kW
所以：
1.07 = k*50+ b
2.61(log(411.56kW)) = k*200 + b
所以 k = 0.01 b = 0.6
100kHz处：半对数方程：Pe = 0.01*Bm+0.6
200kHz处：半对数方程：Pe = 0.01*Bm+1.087
刚发现一件事，那张图的横坐标也不是均匀的。。。。200~300mT的间距被强行拉近以达到线性化的目的。。。