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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?？梢詫⒏郊拥臋M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)際上是材料的相對磁導(dǎo)率，可以直接從材料的材料相對磁導(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。