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磁滯損耗的工作原理如何理解呢?

電子工程師 ? 來源:開源博客 ? 作者:硬件工程師煉成之 ? 2021-03-04 05:09 ? 次閱讀

磁珠在電路中也是用得非常多的,下面是一些經(jīng)常會看到的知識點(diǎn),或者說是經(jīng)驗吧。

①電感的單位是亨H,磁珠的單位是歐姆Ω

②電感是儲存能量的,磁珠是通過發(fā)熱來消耗能量的

③磁珠是用來吸收超高頻信號,多用于信號回路及EMC對策

不知道同志們想過沒有,這些結(jié)論是怎么來的呢?要理解這些,就需要知道磁珠的工作原理,而知道了磁珠的工作原理,這些也就是理所當(dāng)然的事情了。

磁珠的工作原理

總的來說,磁珠跟電感的原理基本是一樣的,很多廠家也把磁珠歸為電感一類。那么他們的區(qū)別在哪兒呢?

先來看我們使用兩者器件的目的:我們一般使用電感,總希望他是理想電感,損耗越小越好。而我們使用磁珠,就是要利用其損耗,來消掉我們不需要的高頻分量。

我們先前有講過電感的損耗,分為銅損和鐵損,銅損指直流導(dǎo)通電阻,一般不會大。而鐵損就是指磁芯損耗了,主要包括磁滯損耗和渦流損耗。而這兩者主要與磁芯的材質(zhì)種類有關(guān)。下面來看看磁珠是怎么利用磁滯損耗和渦流損耗來工作的。

下面是最簡單的磁珠模型:

電流流過導(dǎo)線,會產(chǎn)生圍繞導(dǎo)線的環(huán)形磁場,在導(dǎo)線上套上一個磁導(dǎo)率比較大的磁環(huán),磁環(huán)內(nèi)部就會有比較大的環(huán)形磁場B。如果電流是變化的,那么磁場B也是變化的。根據(jù)電磁感應(yīng)定律,變化的磁場產(chǎn)生電場,并且這個電場是環(huán)形的電場。如上圖所示,會在紅色截面上產(chǎn)生環(huán)形的電場。這是如果磁環(huán)的電阻率不是無窮大,那么環(huán)形的電場就會產(chǎn)生環(huán)形的電流,也就是產(chǎn)生熱量了,這個損耗叫渦流損耗。

我們實際中常用的磁珠是上面這種貼片式結(jié)構(gòu)的,一樣也是會有渦流損耗,道理跟上面差不多。

磁滯損耗如何理解呢?

磁芯在外磁場的作用下,材料中的一部分與外磁場方向相差不大的磁疇發(fā)生了‘彈性’轉(zhuǎn)動,這就是說當(dāng)外磁場去掉時,磁疇仍能恢復(fù)原來的方向;而另一部分磁疇要克服磁疇壁的摩擦發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動,即當(dāng)外磁場去除時,磁疇仍保持磁化方向。因此磁化時,送到磁場的能量包含兩部分:前者轉(zhuǎn)為勢能,即去掉外磁化電流時,磁場能量可以返回電路;而后者變?yōu)榭朔Σ潦勾判景l(fā)熱消耗掉,這就是磁滯損耗。

上圖為典型的磁滯曲線,從前面磁滯損耗的理解來看。剩磁Br越小,那么磁疇的剛性轉(zhuǎn)動越少,損耗就越小。或者說磁滯損耗正比于磁滯回線包圍的面積。

關(guān)于磁珠的損耗,我請教過相關(guān)電感生產(chǎn)廠家,磁滯損耗占大頭。

小結(jié)

其實,上面說的渦流損耗,磁滯損耗,在前幾期講電感,講磁芯時已經(jīng)介紹過了,電感的損耗也是這些。電感和磁珠,本質(zhì)上沒什么區(qū)別。電感和磁珠的曲線,其實是差不多的,都是倒“V”型的

只不過因為使用目的的不同,電感我們一般讓其工作在感性區(qū)域,也就是遠(yuǎn)離諧振頻率的頻段,因此,它的單位是H。而磁珠工作在阻性區(qū)域,也就是諧振頻率附近,因此他的單位是歐姆。

或者這么說,電感和磁珠,如果用數(shù)學(xué)公式表示阻抗的話,都是Z=R+jX。

電感,工作在X遠(yuǎn)大于R的頻段,也就是X占大頭,此時X主要是感抗,那么單位不就是亨了么。既然X分量占大頭,R分量很小,因為只有R才能消耗能量,那就主要是儲能的作用了。

磁珠,主要工作在R大于X的頻段,R占大頭,那么單位不就是歐姆了么。因為X分量占小頭,儲能很少,所以我們說磁珠主要是通過發(fā)熱消耗能量的。
編輯:lyn

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