铁氧体磁芯电感器工作原理_计算公式_损耗及其作用

电感器是一种电子元件，用于在电流通过时在磁场中存储电能。电感器一般做成线圈，用绝缘线绕制。每当电流从左到右流过该线圈时，就会沿顺时针方向产生磁场。因此，电感器将抵抗流过它们的电流的任何变化。

通常情况下，电感器有空芯、铁芯和铁氧体磁芯三种类型。空芯和铁芯型电感器仅具有最低频率操作、更高损耗和低电感，而铁氧体磁芯电感器具有高磁导率、高电感和固定值。在本文中，简单介绍下关于铁氧体磁芯电感器的基础知识内容。

基本概念

铁氧体磁芯电感器是一种两端无源电子元件，用于抵抗流过它的电流的变化。该电感器与主磁芯一样使用铁氧体材料，具有高电阻率和高磁导率。

在电感器中使用铁氧体磁芯时，需要考虑不同的因素，例如高饱和度、高阻抗、更少的损耗、温度稳定性和材料特性。所以它通常与电源供应商和电源管理应用一起使用。铁氧体磁芯电感器符号如下图所示：

众所周知，在铁氧体磁芯电感器中，铁氧体材料被用作磁芯。所以铁氧体的一般成分是XFe2O4，其中“X”表示过渡材料。通常，用于电感器的铁氧体有软铁氧体和硬铁氧体两种类型。

软铁氧体材料无需任何外部能量即可翻转其极性。而硬铁氧体是永磁体，即使磁场脱离，极性也不会改变。

工作原理

铁氧体磁芯电感器的工作原理是让电流流动产生磁场，磁场内的变化导致反向电流的流动。因此，它们将能量从电能转变为磁能，并将能量储存在其中。

铁氧体磁芯电感使用铁氧体磁芯材料，它是一种用铁氧体制成的磁芯。一旦将这些金属磁芯用于这些电感器中，由于磁芯（金属）的导电性，变化的磁场将表现出大的涡流。所以这些电流随着电流的闭环在电感器中流动。

铁氧体磁芯在这些电感器中的作用是通过简单地为线圈提供最大磁导率以增加电感和磁场来帮助提高电感器性能。

一般情况下，铁氧体磁芯电感器的磁导率范围为1400至15,000，具体取决于所使用的铁氧体材料类型。因此，这些电感器与其他类型的空心电感器相比具有较高的电感值。

电感量的计算

在铁氧体电感器中，术语铁氧体是一组陶瓷材料，包括一些强电磁特性，如高磁导率和低电导率。

可以通过在铁氧体棒上缠绕至少20匝导线来设计一个简单的铁氧体电感器，所以铁氧体棒的电感可以借助电感表来测量。这里，电感用“L”表示，匝数用“N”表示。

接下来计算铁氧体电感器的AL值。这里，“AL”的值是特定铁氧体磁芯的电感与匝数之间的基本关系，以下公式用于计算AL值：

AL=[(100/N)^2)] x L。

例如，如果上述步骤中测得的“L”值为15 uH，则等效的“AL”值为：

AL=[(100/20)^2] x 15uH =( 5^2) x 15uH = 25 x 15uh = 375uH。

另外，以下公式用于通过使用“N”的AL值来计算电感 (L) 值：

L=AL/[(100/N)^2]。

例如，如果N为10，则L=375/[(100/10)^2]=375/[10^2]=375/100=3.75uH。如果N=20，L=375/[(100/20)^2]=375/[5^2]=375/25=15uH。

从上面可以注意到，当N增加时，电感会增加。这主要是由于在一个环上放置了许多匝线，然后它将磁场集中到一个较小的空间，最终可以更有效地产生更多的电感。

主要特性

铁氧体磁芯电感器的特性包括以下几点内容：

• 具有低涡流损耗、高电阻率和高磁导率，所以这些特性将使这些电感器在高频应用中使用。
• 在这些类型的电感器中，电流的流动会产生磁场，而磁场内的变化会导致反向电流的流动。
• 它们将能量从电能转变为磁能，并将这种转换后的能量储存在其中。
• 允许直流电但不允许交流电以最大频率流过。
• 具有高质量因数、最小杂散场、高电感和超温性能。

磁芯损耗

铁氧体磁芯电感器会出现涡流和磁滞等损耗，这主要取决于频率水平。在该类型的电感器中，涡流损耗呈指数增加，而磁滞损耗随着磁通量和频率的增加而线性增加。

在铁氧体磁芯电感器的这两种损耗中，磁滞损耗是最主要的损耗。不过，在取决于磁芯性能的频率水平上，超过该频率水平，涡流损耗将占大多数。

优缺点

铁氧体磁芯电感器的优点包括以下几点内容：

• 可以在高频和中频下工作。
• 涡流损耗较小。
• 在通过调整气隙来控制磁滞损耗和温度系数等不同参数方面发挥着重要作用。
• 具有最大电感值。
• 即使对于更高的值也能提供适当的电感值。
• 具有最大的渗透率和较少的损失。
• 可以在必要的频带中设置Q因子。

铁氧体磁芯电感器的缺点包括以下几点内容：

• 损耗会随着频率的增加而增加。
• 具有复杂的隔离。
• 具有更高的涡流和谐波电流额定值。

主要应用

铁氧体磁芯电感器的应用非常广泛，主要表现在以下几个方面：

• 主要用于宽带、电源转换和干扰抑制等不同的电路应用。
• 用于在AF至100MHZ频率范围内激活的线圈中。
• 适用于工作在1至200 kHz低频范围内的电源变压器。
• 用于高频和中频。
• 用于开关电路、Pi滤波器，以及主要为MW（中波）接收器设计的铁氧体棒天线。
• 这些用于电源或电源调节组件。

总结

铁氧体磁芯电感器是一种固定值电感器，该电感器的线圈内装有铁氧体磁芯。其他电感器（例如空芯和铁芯）电感值较小，损耗较大且工作频率有限。但是，通过使用铁氧体磁芯电感器可以完美解决这些问题。因此，铁氧体磁芯电感器是满足不同电气要求的正确选择。