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單片機(jī)開發(fā)電感設(shè)計(jì)的開發(fā)過程
在電感設(shè)計(jì)等開發(fā)過程中，可能會(huì)出現(xiàn)許多問題。“某條磁化曲線的線性面積有多大？”，“軟飽和度有多難？” 或“磁性成分的損耗有多大？” 沒有答案，這些問題會(huì)不必要地減慢開發(fā)過程。
沒有答案，這些問題會(huì)不必要地減慢開發(fā)過程。但是，要獲得答案，需要去找具有“經(jīng)驗(yàn)”的所謂“專家”。Bs＆T在這里以公開透明的方式提供答案，數(shù)據(jù)和確切數(shù)字。
高功率密度和高效率是磁性元件的兩個(gè)主要技術(shù)要求。每種軟磁性材料都具有飽和度，并且理想的磁性材料應(yīng)具有線性區(qū)域，以在電路仿真中執(zhí)行虛擬的電感設(shè)計(jì)。市場上有兩種市場上可買到的具有相對(duì)較高飽和磁通密度和居里溫度的固體材料，它們是“金屬合金壓粉磁芯”和“應(yīng)力退火金屬-準(zhǔn)金屬帶繞制磁芯”。
金屬合金壓粉磁芯由高滲透性金屬顆粒組成，夾雜物隔離。這些磁心在宏觀上是同質(zhì)的，并且是各向同性的[1]。另一方面，金屬-準(zhǔn)金屬帶纏繞的芯在帶方向上結(jié)合了單軸各向異性和受控拉伸應(yīng)力而被快速固化和退火。這些磁芯用途廣泛，可提供所需水平的線性磁導(dǎo)率。可以將附加的橫向磁退火用作后處理，以降低所謂的瑞利區(qū)域內(nèi)的矯頑力。沒有離散的氣隙可確保均勻的熱負(fù)荷，尤其是在長期激勵(lì)期間。這使得這些內(nèi)核極為可靠。
本文將分析測量飽和滾降的挑戰(zhàn)，并介紹試圖解決該問題的BsT脈沖。我們將提供兩個(gè)常見示例的案例研究，并在技術(shù)上討論所提出的解決方案。
量化飽和度柔軟度的挑戰(zhàn)和解決方案
對(duì)于每個(gè)有芯電感器，（無論是金屬合金粉末或快速凝固并經(jīng)過應(yīng)力退火的）電感器，（重新）磁化曲線都具有飽和并且限制了線性工作區(qū)域。差滲透率的滾降及其趨近飽和可以通過各向異性分布的寬度來表征，該寬度由Baradiaran方法確定[3]。
p（HK）=-H d ^ 2J / dH ^ 2
根據(jù)定義，B和H的第二個(gè)偏差是沿著退磁曲線的每個(gè)特定電流幅度的磁導(dǎo)率差。
對(duì)于這種低磁導(dǎo)率材料的當(dāng)前驗(yàn)證方法是在給定頻率下通過小信號(hào)交流激勵(lì)和足夠小的交流磁化強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)的，隨著直流源對(duì)直流偏置的增加，特定的測量可提供增加的磁導(dǎo)率[4]，它非常靈敏，尤其是在“銳利”區(qū)域，接近飽和。由于無窮小的交流間隔得到系統(tǒng)地增強(qiáng)，因此隨著直流偏置的增加，壓降也隨之增加。IEC 62024第2版給出了增量磁導(dǎo)率的原理描述，以及這種測量的操作難度。但是，關(guān)于數(shù)量的測量條件的描述被忽略了。
作為補(bǔ)充，BsT-Pulse可以在退磁曲線上快速傳遞差分電感[1]，直接且不受工作條件的影響。磁導(dǎo)率差也是如此。
BsT脈沖微控制器基于晶閘管技術(shù)，其工作原理描述如下：脈沖能量，存儲(chǔ)在電容器中，以所需電壓放電，被測器件和電容器形成LC諧振電路，全反向電流使能阻尼特性的表征以及瞬態(tài)大電流幅度將被測器件驅(qū)動(dòng)到飽和狀態(tài)。[4]在給定有效長度和橫截面以及匝數(shù)的情況下，可以在數(shù)據(jù)處理的材料分析頁面中找到脈沖振幅磁導(dǎo)率和退磁曲線。
可以相應(yīng)地描述HK對(duì)H / Hm的進(jìn)一步描述，HA處的高斯分布量化了滑落到飽和的剛度或所謂的“軟度”。曲率為R的尖銳高斯分布，定義為線性工作區(qū)域終止處的場強(qiáng)與微分磁導(dǎo)率的局部最大值的比率。高的R數(shù)會(huì)區(qū)分飽和行為的硬度。[5]
通過兩個(gè)示例進(jìn)行演示：
現(xiàn)在，我們選擇了兩個(gè)典型的商用示例，其中一個(gè)被測電感器（由Fuss EMV公司提供）由金屬合金壓粉磁芯構(gòu)成，疊層形狀為2片E6527，使用的材料為XFlux FeSi6.5 040 （由Mag-Inc公司制造），并用匝數(shù)為139的實(shí)心線繞制。另一種是應(yīng)力退火細(xì)化型納米晶Fe73.5Si13B9Nb3Cu1帶繞芯（由北京AmorNano公司提供）。
1.金屬合金壓粉磁芯XFlux R?0.26
將金屬合金顆粒壓實(shí)并退火，用實(shí)心線繞制[1]
特征點(diǎn)位于HA?13000A / m，差磁導(dǎo)率（從?54開始）結(jié)束于13000 A / m，在50000 A / m處看到的飽和磁通密度為1,6 T，計(jì)算為0,26。通過數(shù)據(jù)處理，初始磁導(dǎo)率為54，瑞利常數(shù)為0,125，Ms計(jì)算為1,2 MA / m，Néel常數(shù)為-5859焦耳。
電壓電流衰減DUT
雙極激發(fā)的BH曲線
用Rivas系數(shù)重建BH曲線（縮放部分）[6]
μπ，a與H IEEE389
Q系數(shù)ωLs/ Rs計(jì)算為0.08,6.5 ms和17 ms之間的插入損耗為3,285 dB
各向異性分布作為微分滲透率（綠色）[3]
如圖1所示，可以根據(jù)Rivas [6]重新構(gòu)建BH曲線。
系數(shù)可以通過
可以通過的參數(shù)找到因子Ms，χ，λ和α。可以通過的參數(shù)找到因子Ms，χ，λ和α。
首先，χ實(shí)際上是材料的相對(duì)磁導(dǎo)率，可以直接從材料的材料相對(duì)磁導(dǎo)率中讀取，也可以直接從數(shù)據(jù)表中讀取，或者由DUT的DUT磁導(dǎo)率的初始差分磁導(dǎo)率獲得；該女士是中號(hào)值時(shí)H-> INF。，因此定義為阻尼過程中的最大磁通密度，可以為Bs / Uo，將系數(shù)λ視為瑞利常數(shù)：
電壓電流衰減DUT
雙極激發(fā)的BH曲線
各向異性分布作為微分滲透率（綠色）[3]
因此，通過Hc為磁通密度，右從脈沖測試，在最后的相鄰交叉零點(diǎn)之間的讀出時(shí)，被認(rèn)為是視為尼爾常數(shù)，它是線性函數(shù)的截距MH 的?，定義為
并且曲線必須覆蓋M = Ms時(shí)的點(diǎn)和點(diǎn)（Ht，Mt）Mt）。在此擬合練習(xí)中，將α選擇為8000 A / m，然后還可以根據(jù)脈沖測試數(shù)據(jù)計(jì)算出α。
2.應(yīng)力退火帶繞納米晶核R 0,67
Finemet型納米復(fù)合材料以錠料制成，快速固化為平面非晶帶，在應(yīng)變載荷下通過連續(xù)窯脫粒，再卷回到膠帶繞芯中，整個(gè)過程自動(dòng)進(jìn)行，然后裝在塑料蓋，人工電纜（0.5 m）中）纏繞在鐵芯上，匝數(shù)為8。電感器正確連接在BsT-pulse micro的兩個(gè)端子上，并用存儲(chǔ)電容器制成LC諧振電路。
曲率R（?0,67）與應(yīng)力退火[5]所執(zhí)行的磁導(dǎo)率無關(guān)，特征點(diǎn)位于HA?1200A / m，以線性區(qū)域結(jié)束。示差磁導(dǎo)率的局部最大值在磁場強(qiáng)度為1800 A / m時(shí)具有明顯的峰值。放電電壓為70 V，Hc和Br分別為115 A / m和70 mT。