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前一篇帖子计算了ML2420满载工作时的电感L和电流Ilp
这篇帖子计算一下电感磁芯选择和绕制参数，由于电感值会随加载电流及温度运行评率变化，前一篇中根据检验数据推导的50μH是满载电感值
1、磁环选择
一般功率电源选铁硅铝磁芯，具有损耗比其他磁材低，价格优势，铁硅铝也叫Sendust或Kool Mu。美磁、Micrometals一般根据LI²计算磁能选择合适磁芯，东睦科达没发现有明确计算公式
但根据电感设计的三原则，在最大直流工作点处，由于磁场强度增加导致磁导率降幅不应低于30%，同时，饱和电流一般定义为电感值相对初始值下降30%时对应的电流值，所以电感初值L0不应该超满载时电感L的30%，以防进入磁饱和区
因为进入磁饱和后，磁导率μ随磁场强度H曲线下降太快，导致电感迅速降低，无法控制电流，最终烧毁MOS管
根据美磁、Micrometals、东睦科达等的设计手册（方法都类似）
http://www.sendust.com/Magnetics_Powder_Core_Catalog.pdf
http://sendust.com/PC_L[1].pdf
https://www.kda.com.cn/design/details-design-examples-1341.html
根据上述几种不同厂商的磁芯，整理了一个计算表：
其中L=50μH是上篇中计算的满载电感值
Al是磁环电感系数（可以根据磁环磁导率推算）
le是磁路长度
b、c是磁导率下降系数-直流偏置拟合曲线，只跟磁材料有关，和磁环大小无关
N是未矫正磁导率的线圈匝数
Hdc是磁场强度（CGS标）
μ%是满载时初始磁导率百分数（<30%）
Nf是矫正后线圈匝数
ΔN%是矫正后线圈匝数增量百分比
L0是矫正后初始电感值
ΔL%是矫正后初始电感值增量百分比（<30%）
计算公式跟手册中一致，只不过在此对所有可能适合的磁环广撒网式算了一遍，如下图，其中标绿的项符合参数，标红的是虽然关键指标符合，但是匝数太多了，磁芯绕不下
从表格能看出规律：
决定磁能存储的主要还是尺寸
同样尺寸磁芯，磁导率越小，磁芯容纳磁能越强，因为磁能是存储在磁体微观间隙间的
同磁导率磁芯，尺寸大，线圈可以减少，线圈减少可以减少铜损，提高Q值，但线圈减少，电感值偏差会变大
从表格看出130、135、141系列磁环有点小，满载时磁导率掉的太多，接近30%磁饱和区了，导致的电感量变化也很大，说明磁导率已快出线性区进饱和区了
157、158、168三款磁环都得选低磁导率的μ26系列才行
虽然Micrometals的T130有低磁导率系列（T130-2、T130-14、T130-30），μ%和ΔL%符合要求，但是低磁导率导致线圈匝数太多了，有点难绕
昌兴、美磁与东睦科达尺寸、磁参数都相近，只有直流偏置拟合曲线略微差别
另外，根据官方质检材料里的拆机图，用Photoshop的“透视变换”矫正拍摄角度畸变后，与主板及其他元件尺寸比例计算了一下，磁环外径OD=40.9mm，符合KS157、KS158系列尺寸，由于KS158其他厂家无此尺寸磁环，由此推测，原厂设计为KS157-026A或其他厂商同型磁环
2、绕线参数
以磁芯KS157-026A为例，选用13 AWG规格漆包线双线并绕43匝，则线圈截面积=2×43×2.627mm²=226mm²，绕线因子=226/426.2=53%，稍微有点满可以接受，一般40%为佳。
磁环的选择也不是固定的，要具体根据工作点，纹波电流、工作频率、散热条件等选择（磁导率随温度先升后猛降）
另外，磁环生产过程中容许磁导率有±8%的偏差，上述只是标准计算，偏差就需要仪器测量矫正几圈了（原图大概45-46匝）
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雷达卡
发表于 2024-12-5 17:22:50
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