基本介绍
纳米晶磁芯广泛用于开关电源、逆变器、EMC 滤波等领域,可有效抑制电流快速变化引起的尖峰噪声。尖峰抑制器通常由磁芯绕制一匝或少数几匝铜线制成,结构与安装都很简单,但对尖峰噪声的抑制非常有效。
高矩形比纳米晶磁芯损耗极低、磁导率很高,在电流很小时电感极大。这一大电感可有效阻断二极管产生的反向复位电流。该材料还能在很小电流下迅速进入饱和。
应用示意如下(红色为尖峰抑制器):

功能与基本工作原理



图 3 为纳米晶磁芯材料的磁滞回线。尖峰抑制器的工作过程如下:到达点 1 之前(电流导通时),磁芯处于饱和,电感极低。电流关断后,工作点到达剩磁点 2。二极管反向恢复使电流继续向小于零的方向减小。此时非晶/纳米晶材料磁导率很高、电感很大,因而能有效抑制二极管尖峰电流(图 2 为抑制后的电流)。IR 为理论反向电流峰值,对应理论工作点 3;但由于尖峰抑制器电感很大,磁芯无法到达点 3,而停留在反向剩磁点 4,随后再被磁化,进入下一周期。
基本设计参数与计算公式
以电压计算为例:
U = dφ / dt
两边积分:∫U dt = ∫ dφ
φ = N · B · S
N:匝数 B:磁通密度(本式中 B = Br) S:磁芯有效截面积
由公式可知,点 2–3–4 所围面积等于抑制浪涌所需的磁芯磁通,因此需满足:
N · Br · S > ∫U dt

设计时应注意:纳米晶磁芯连续工作温度不得超过 150 ℃。精确计算主要取决于二极管反向恢复时间 tr 的正确取值,它受工作温度与 di/dt 影响;di/dt 则由线路电感(含尖峰抑制器的可变电感)决定。
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