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1、德国 VAC 公司的超微晶材料在高频开关电源（SMPS） 德国 VAC 公司的超微晶材料在高频开关电源（SMPS） 功率变压器上的应用 功率变压器上的应用 一、 VAC 公司的超微晶材料用作开关电源功率变压器的优异性及其标准规格 系列 一、 VAC 公司的超微晶材料用作开关电源功率变压器的优异性及其标准规格 系列 1. VAC 公司的超微晶材料 VITROPERM 500F 用作开关电源功率变压器有着独 特的优异性： 1. VAC 公司的超微晶材料 VITROPERM 500F 用作开关电源功率变压器有着独 特的优异性： ? 非常低的铁损，且损耗在-40+120范围内不随温度而变化。 非常低的
2、铁损，且损耗在-40+120范围内不随温度而变化。 ? 非常高的饱和磁通密度(1.2T，即使在高温下也能保持)。因此开关电源 设计者可以考虑选择较低的工作频率，从而节省功率半导体和 EMI 滤波 器件的成本。 非常高的饱和磁通密度(1.2T，即使在高温下也能保持)。因此开关电源 设计者可以考虑选择较低的工作频率，从而节省功率半导体和 EMI 滤波 器件的成本。 ? 足够高的磁导率，且磁导率随磁通密度和温度的变化都非常小。 足够高的磁导率，且磁导率随磁通密度和温度的变化都非常小。 ? 磁芯由环氧树脂封装，具有非常高的机械强度；由于这种磁芯材料几乎 没有磁滞伸缩，因此可以设计铸造元件。VITROP
3、ERM 超微晶可以抵抗非 常强的振动应力。 磁芯由环氧树脂封装，具有非常高的机械强度；由于这种磁芯材料几乎 没有磁滞伸缩，因此可以设计铸造元件。VITROPERM 超微晶可以抵抗非 常强的振动应力。 2. VAC 功率变压器磁芯的标准规格型号 2. VAC 功率变压器磁芯的标准规格型号 目前为止，VAC 可以提供外径约 10mm500mm、高度约 4mm30mm 的环 形磁芯，可以通过叠加磁芯来获得更高的高度。目前标准系列的磁芯外径为 16mm130mm， 由这此磁芯组合可以做出功率高达 40kW 的功率变压器。矩 形磁芯可按要求定做。 目前为止，VAC 可以提供外径约 10mm500mm、高
4、度约 4mm30mm 的环 形磁芯，可以通过叠加磁芯来获得更高的高度。目前标准系列的磁芯外径为 16mm130mm， 由这此磁芯组合可以做出功率高达 40kW 的功率变压器。矩 形磁芯可按要求定做。 下表是 VAC 功率变压器磁芯的标准规格型号（注意：VITROPERM 500F 是铁基超微晶材料，用于推挽式（全桥、半桥）变换器 下表是 VAC 功率变压器磁芯的标准规格型号（注意：VITROPERM 500F 是铁基超微晶材料，用于推挽式（全桥、半桥）变换器 VITROPERM 500 F - cores for transformers in SMPS, standard sizes: co
5、re dimensions finished dimensions (limiting values) iron cross section and path lengthcore massAL- value at 10 kHz typ. winding cross section and turn lengthther- mal resis- tancepower at 20 kHz typical part number, order code O.D. I.D. H AFe lFe mFe * AL * ACu * lCuRth *P VITROPERM 500Fmm mm mm mm
6、cm cmg H cmcmK/WW T60004-L2. 16x10x6 17.6 8.3 8 0.14 4.084.3 13 0.23.2640 50 016-W373 20x12.5x8 22 10.5 10 0.24 5.119 18 0.323.927 100 020-W374 25x16x10 27 14 12 0.36 6.4417 21 0.555.1219 170 025-W375 30x20x15 32.3 17.8 17.8 0.6 7.8535 27 0.86.8213 350 030-W376 40x25x15 42.3 22.5 17.3 0.9 10.268 32
7、1.37.99 600 040-W433 50x40x20 52.3 37.1 22.8 0.8 14.183 20 3.510.35.51 200 050-W434 63x50x25 65.6 46.6 27.8 1.3 17.817026 4.5711.14 2 500 063-W435 80x63x25 82.6 59.3 27.8 1.62 22.526727 6.9712.53 4 000 080-W436 100x80x25 104 75 28.5 1.9 28.339525 11.514.22 6 000 100-W342 130x100x25 134.5 95 28.5 2.8
8、5 36.1 75730 18.216.81.511 000 130-W352 可参考上表，各种规格的磁芯在 20kHz 频率下所传输的功率（仅为典型值，条 件不一样所传输的功率值也会不一样） 。 可参考上表，各种规格的磁芯在 20kHz 频率下所传输的功率（仅为典型值，条 件不一样所传输的功率值也会不一样） 。 在频率 f=20kHz, 环境温度 T60，允许的温升T50K，变压器为浇 铸设计时，变压器磁芯大小和所能传输的功率值列表如下（仅供参考指导） ： 在频率 f=20kHz, 环境温度 T60，允许的温升T50K，变压器为浇 铸设计时，变压器磁芯大小和所能传输的功率值列表如下（仅供参考
9、指导） ： 磁芯尺寸大小（外径内径高度 mm） 所传输的功率(W) 磁芯尺寸大小（外径内径高度 mm） 所传输的功率(W) 504020 1300 504020 1300 635025 2800 635025 2800 806325 4200 806325 4200 1008025 6100 1008025 6100 10080252(个磁芯) 9000 10080252(个磁芯) 9000 13010025 11000 13010025 11000 130100252(2 个磁芯) 16000 130100252(2 个磁芯) 16000 130100252(2 个磁芯) 20000 130
10、100252(2 个磁芯) 20000 130100254(4 个磁芯) 24000 130100254(4 个磁芯) 24000 - - 如果变压器采用强迫冷却方式，所能输出的功率将可增大 50%。 如果变压器采用强迫冷却方式，所能输出的功率将可增大 50%。 二、 用 VAC 的 VITROPERM 500F 超微晶材料磁芯设计功率变压器 二、 用 VAC 的 VITROPERM 500F 超微晶材料磁芯设计功率变压器 1.室温下在各种频率下的磁芯损耗与磁通密度的变化曲线 1.室温下在各种频率下的磁芯损耗与磁通密度的变化曲线 2.设计计算步骤 2.设计计算步骤 在规定最大温升的情况下，每个
11、磁芯的最佳工作磁通密度和电流密度就可 以确定，磁芯的最大功率容量也就可以计算出来： 在规定最大温升的情况下，每个磁芯的最佳工作磁通密度和电流密度就可 以确定，磁芯的最大功率容量也就可以计算出来： 功率容量的计算： 功率容量的计算： 原级绕线： 原级绕线： 次级绕线： 次级绕线： 三、 VAC 用于功率变压器的超微晶材料 VITROPERM 500F 优异磁特性的详细介 绍 三、 VAC 用于功率变压器的超微晶材料 VITROPERM 500F 优异磁特性的详细介 绍 超微晶材料与传统的铁氧体相比，有着显著的优异性。电路设计者只有深入去 探讨和了解这种材料的优异特性，才能充分利用好这种材料，做出
12、最优秀的设 计。 超微晶材料与传统的铁氧体相比，有着显著的优异性。电路设计者只有深入去 探讨和了解这种材料的优异特性，才能充分利用好这种材料，做出最优秀的设 计。 1. 用于功率变压器的各种磁性材料特性的比较： 1. 用于功率变压器的各种磁性材料特性的比较： 材料 钴基非晶 铁基非晶 锰锌铁氧体 超微晶 材料 钴基非晶 铁基非晶 锰锌铁氧体 超微晶 - - 材料基本组成 约 77%钴 约 79%铁 MnZn 约 73.5%铁 材料基本组成 约 77%钴 约 79%铁 MnZn 约 73.5%铁 - - 磁导率 20003000 400080000 15002500 2000030000 磁导率 20003000 400080000 15002500 2000030000 - -
