淺談高頻開關電源用電抗器(高頻電抗器)

      本文主要介紹高頻開關電源用電抗器(高頻電抗器)，為了能夠讓讀者更夠更清晰地理解和熟悉這一創新產品，先來大概了解一下有關高頻開關電源的相關知識。

        江蘇博邦電氣(常州博邦電氣)是專業的電抗器廠家，產品匯集變頻器用進線電抗器(輸入電抗器)、出線電抗器(出線電抗器)、直流電抗器(平波電抗器)，還有諸如電容器用低壓串聯電抗器、高壓串聯電抗器等，聯系方式：0519-83188328 18015013088，專業鑄就經典！

       一、高頻開關電源
      （一）、高頻開關電源的含義
      高頻開關電源(也稱為開關型整流器)，通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內，工作效率達到90%以上，實現高效率和小型化。近幾年，開關整流器的功率容量不斷擴大，單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
                    
      高頻開關電源是傳統整流器（硅整流器，可控硅整流器）的升級替代產品。高頻開關電源以使用方便，體積小，效率高，工作穩定，鍍層細致等絕對的優勢迅速占領市場。廣泛使用于電鍍，電解，氧化等表面處理行業，并得到新老客戶的一致好評。 

       （二）、高頻開關電源的特點
       1 采用進口名牌元器件和國際先進的全橋逆變換流技術精密加工而成，使整機的性能穩定，質量更加可靠。
       2 整機具有過壓，過流，超溫，短路，缺相等自動保護報警功能和軟啟動功能。并可加裝時間控制和計算機接口。
       3 直流輸出波形為高頻方波，紋波系數《1%，可提高鍍數，拒絕鈍化，增強鍍層表面的光澤度和鍍件暗角的鉆芯度。并可減少原材料的損耗，達到電鍍行業的各種特殊要求。
       4 sfg系列高頻開關電源 采用風冷式設計，安裝方便。并配有遠控裝置，操作簡單。可以帶負載開關機，減少調節的煩瑣程序。
       5 體積小、重量輕，整機運用了全方位的防腐工藝制作，增強了產品的防腐蝕能力，延長了使用壽命。
       6 高效，節能，工作效率達到90%以上，任意電壓電流比始終成線性匹配。省去了傳統整流器 的調壓器和主變的損耗，節能在35%以上，大大的減輕了電鍍 成本，實為表面處理行業最理智的選。

      （三）、開關型穩壓電源的分類
      開關型穩壓電源的電路結構有多種：
      (1)按驅動方式分，有自勵式和他勵式。
      (2)按DC/DC變換器的工作方式分：①單端正勵式和反勵式、推挽式、半橋式、全橋式等;②降壓型、升壓型和升降壓型等。
      (3)按電路組成分，有諧振型和非諧振型。
      (4)按控制方式分：①脈沖寬度調制(PWM)式;②脈沖頻率調制(PFM)式;③PWM與PFM混合式。
      (5)按電源是否隔離和反饋控制信號耦合方式分，有隔離式、非隔離式和變壓器耦合式、光電耦合式等。
      以上這些方式的組合可構成多種方式的開關型穩壓電源。因此設計者需根據各種方式的特征進行有效地組合，制作出滿足需要的高質量開關型穩壓電源。

       二、高頻開關電源用電抗器(高頻電抗器)
      （一）高頻開關電源用電抗器(高頻電抗器)的含義
      電抗器也叫電感器，一個導體通電時就會在其所占據的一定空間范圍產生磁場，所以所有能載流的電導體都有一般意義上的感性。這就是通常意義上的電抗器，與傳統電抗器不同的是，高頻電抗器（Reactor)用壓粉成型鐵芯“MBS-R”，主要用于混合動力車及各種EV（電動汽車）的DC/DC轉換器、太陽能發電和風力發電的電網連接裝置以及空調等節能家電的逆變器等。

      這些電抗器的鐵芯大多采用厚0.1mm左右的電磁鋼板。但此前一直存在材料價格昂貴、因層疊多張鋼板導致加工成本上漲，以及產品形狀受到限制等問題。作為代替這種電磁鋼板的鐵芯材料，高頻范圍內鐵耗較少的壓粉成型鐵芯。對原料鐵粉的粒度分布進行了最佳設計，采用高耐熱型MgO類絕緣薄膜，優化了成型及熱處理等工藝。

      MBS-R不僅鐵耗與原來的電磁鋼板一樣少，而且飽和磁束密度比0.1mm厚的電磁鋼板高出10％左右，因此三維形狀也可靈活設計。目前Diamet已開始樣品供貨MBS-R，今后將與電抗器及逆變器廠商共同推出相關產品。因此，高頻開關電源用電抗器(高頻電抗器)具有以下特點：
      1、高轉換效率；
      2、動態電感量以滿足電路要求；
      3、體積小、重量輕、高性價比；
      4、溫升低、頻率穩定性好，無老化風險；

      （二）高頻開關電源用電抗器(高頻電抗器)鐵心的性能特點與選擇
      過去，高頻開關電源的高頻可飽和電抗器主要采用坡奠合金，但由于鐵心的溫升問題，而難以高頻化。很顯然，非晶鐵心作為高頻可飽和電抗器顯示了優良的特性，具有上述特征納磁控式開關電源重新被認識，需求正在迅速擴大。因此，容許溫升必須耍考慮開關電源的使用環境溫度、內部發熱以及鋁電解電容器的壽命。

      1、高頻可飽和電抗器用非晶C型鐵芯性能特點：
      a、高飽和磁感應強度一減小鐵芯體積；
      b、矩形結構---便于線圈裝配；
      c、鐵芯開口——優良的抗直流偏置飽和能力；
      d、低損耗——減小溫升（是硅鋼的1/5——1/10）；
      e、良好的穩定性——可在-55—130℃長時間工作。

      2、高頻開關電源用電抗器(高頻電抗器)鐵心的應用領域：
      a、光伏逆變器用非晶電抗器鐵芯
      b、高頻大功率開關電源中的輸出濾波電抗器
      c、中高頻開關電源變壓器
      d、某些不間斷電源中的主變壓器.

      3、高頻開關電源用電抗器(高頻電抗器)鐵心的選擇
      根據以上的條件，開關電源用高頻可飽和電抗器鐵心應具備以下特性飽和磁通密度和殘留磁通密度的比，即矩形比。
      a、頑磁力小。
      b、飽和磁通密度大。
      c、溫度特性好。

      現在作為可飽和電抗器的鐵心，已知的有表3所示的幾種，其中鐵氧體在點上存在問題，而80％Ni—Fc坡莫合金在第點上存在問題，所以都不大用于高頻開關電源。因此對50g6Ni—Fe坡莫合金和Co基非晶磁性材料進行了研究，根據對矩形驅動產生的滋特性和溫升進行測量的結果，根據輸出保證條件和容許溫度條件，求出適合于可飽和電抗器小型化的最佳頻率。在頻率、可變電抗器的卷數和變壓器次級線圈電壓的關系。如果鐵心的尺寸是一樣的，則卷數越少，可飽和電抗器越能小型化。所以50%Ni—Fc和Co基非晶磁性材料的最佳頻率分別是20kHz和100kHz。然而在50％Ni—Fe的情況下，由于卷數多46T從銅損的問題來看，要求實際尺寸為這個的二倍。

      這樣如果采用Co基非晶磁性材料就可以在高頻工作，主要元件就可以小型化。Co基非晶磁性材料作為高頻可飽和電抗器顯示出優良的特性，但如前所述，如果不對時效變化采取對策，則在使用過程中特性交化，鐵損增加。鐵損增加又進一步引起溫度上升，鐵損又增加的惡性循環狀態。Co基非晶磁性材料的矩形比小，但存在這種傾向，所以必須注意。

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