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1、硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金一.磁性材料的大体特性1 .磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B,它们随磁场强度H的转变曲线称为磁化曲线（MH或BH曲线）。磁化曲线一般来讲是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个肯定的饱和值Ms,继续增大H,MS维持不变；和当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并非恢复为零，而是沿MSMr曲线转变。材料的工作状态相当于MH曲线或BH曲线上的某一点，该点常称为工作点。2 .软磁材料的常常利用磁性能参数饱和磁感应强度B
2、s：其大小取决于材料的成份，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。剩余磁感应强度Bc是磁滞回线上的特征参数，H回到O时的B值。矩形比：Br/Bs矫顽力He：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成份及缺点（杂质、应力等）。磁导率U：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。初始磁导率Ui最大磁导率Um微分磁导率d振幅磁导率a、有效磁导率ue、脉冲磁导率p0居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变成顺磁性，该临界温度为居里温度。它肯定了磁性器件工作的上限温度。损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗PeP=Ph+Pe=af+bf
3、2+CPeOCf2t2/,P降低，磁滞损耗Ph的方式是降低矫顽力He；降低涡流损耗Pe的方式是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率P0在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散（mW）/表面积（Cm2）3 .软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在设计软磁器件时，首先要按照电路的要求肯定器件的电压电流特性。器件的电压电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必需熟悉材料的磁化进程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理肯定磁芯的几何形状及尺寸；按照磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态取得相应的电气参数。二、软磁
4、材料的发展及种类1 .软磁材料的发展软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起，开始利用低碳钢制造电机和变压器，在线路中的电感线圈的磁芯中利用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。到20世纪初，研制出了硅钢片代替低碳钢，提高了变压器的效率，降低了损耗。直至此刻硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到20年代，无线电技术的兴起，增进了高导磁材料的发展，出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代，是科学技术飞速发展的时期，雷达、电视广播、集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更高，生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代，随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展，
5、研制出了磁头用软磁合金，除传统的晶态软磁合金外，又兴起了另一类材料一非晶态软磁合金。2 .常常利用软磁磁芯的种类铁、钻、镇三种铁磁性元素是组成磁性材料的大体组元。按（主要成份、磁性特点、结构特点）制品形态分类：（1）粉芯类：磁粉芯，包括：铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯（HighFlux）坡莫合金粉芯（MPP）、铁氧体磁芯（2）带绕铁芯：硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金三常常利用软磁磁芯的特点及应用（一）粉芯类1 .磁粉芯磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小（高频下利用的为5微米），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔间涡流，材料适用于较高频
6、率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，致使材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，大体上不发生集肤现象，磁导率随频率的转变也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处置工艺等。常常利用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。磁芯的有效磁导率Ue及电感的计算公式为：Ue=DL4N2S109其中：D为磁芯平均直径(cm),L为电感量(享)，N为绕线匝数，S为磁芯有效截面积(Cm2)。(1)铁粉芯常常利用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉组成。在粉芯中价钱最低。饱和磁感应强度值在左右；磁导
7、率范围从22100;初始磁导率i随频率的转变稳定性好；直流电流叠加性能好；但高频下损耗高。铁粉芯初始磁导率随直流磁场强度的转变铁粉芯初始磁导率随频率的转变2 2).坡莫合金粉芯坡莫合金粉芯主要有钳坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(HighFlux)OMPP是由81%Ni、2%Mo及Fe粉组成。主要特点是：饱和磁感应强度值在750OGS左右；磁导率范围大，从14550;在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，普遍用于太空设备、露天设备等；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生。主要应用于30OkHZ以下的高品质因素Q滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电
8、路上常常利用、输出电感、功率因素补偿电路等，在AC电路中常常利用，粉芯中价钱最贵。高磁通粉芯HF是由50%Ni、50%Fe粉组成。主要特点是：饱和磁感应强度值在1500OGS左右；磁导率范围从14160;在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度，最高的直流偏压能力；磁芯体积小。主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等，在DC电路中常常利用，高DC偏压、高直流电和低交流电上用得多。价钱低于MPP。(3)铁硅铝粉芯(KoolMHCores)铁硅铝粉芯由9%A1、5%Si,85%Fe粉组成。主如果替代铁粉芯，损耗比铁粉芯低80%,可在8kHz以上频率下利用；饱和磁感在左右；导磁率从261
9、25；磁致伸缩系数接近0,在不同的频率下工作时无噪声产生；比MPP有更高的DC偏压能力；具有最佳的性能价钱比。主要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。有时也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯利用。2.软磁铁氧体(Ferrites)软磁铁氧体是以Fe203为主成份的亚铁磁性氧化物，采用粉末冶金方式生产。有Mn-Zn、Cu-ZnNiVn等几类，其中MnYn铁氧体的产量和用量最大，Mn-Zn铁氧体的电阻率低，为1-10欧姆-米，一般在100kHZ以下的频率利用。Cu-ZnNi-Zn铁氧体的电阻率为102104欧姆-米，在100kHZ10兆赫的无线电频段的损耗小，多用在无线电用天线线圈
10、、无线电中频变压器。磁芯形状种类丰硕，有E、I、U、ECETD形、方形（RM、EP、PQ）、罐形（PC、RS、DS）及圆形等。在应用上很方便。由于软磁铁氧体不利用银等稀缺材料也能取得高磁导率，粉末冶金方式又适宜于大量量生产，因此本钱低，又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感，在应用上很方便。而且磁导率随频率的转变特性稳定，在150kHz以下大体维持不变。随着软磁铁氧体的出现，磁粉芯的生产大大减少了，很多原来利用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。国内外铁氧体的生产厂家很多，在此仅以美国的Magnetics公司生产的Mn-Zn铁氧体为例介绍其应用状况。分为三类大体材料：电信用大体材料、宽带及EMl材料
11、、功率型材料。电信用铁氧体的磁导率从7502300,具有低损耗因子、高品质因素Q、稳定的磁导率随温度/时间关系，是磁导率在工作中下降最慢的一种，约每10年下降3%4机普遍应用于高Q滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体，磁导率别离有5000、IOoO0、15000。其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。普遍应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器，在宽带变压器和EMl上多用。功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度，为40005000Gs另外具有低损耗/频率关系和低损耗/温度关系。也就是说，随
12、频率增大、损耗上升不大；随温度提高、损耗转变不大。普遍应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电路。（二）带绕铁芯1 .硅钢片铁芯硅钢片是一种合金，在纯铁中加入少量的硅（一般在%以下）形成的铁硅系合金称为硅钢。该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000Gs;由于它们具有较好的磁电性能，又易于大量生产，价钱廉价，机械应力影响小等长处，在电力电子行业中取得极为普遍的应用，如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。是软磁材料中产量和利用量最大的材料。也是电源变压器用磁性材料顶用量最大的材料。特别是在低频、大功率下最为适用。常常利用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无
13、取向电工钢带DM冷轧取向电工钢带DQ,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯，这种合金韧性好，可以冲片、切割等加工，铁芯有叠片式及卷绕式。但高频下损耗急剧增加，一般利用频率不超过400Hz。从应用角度看，对硅钢的选择要考虑两方面的因素：磁性和本钱。对小型电机、电抗器和继电器，可选纯铁或低硅钢片；对于大型电机，可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片；对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。在工频下使历时，常常利用带材的厚度为、毫米；在400HZ下使历时，常选毫米厚度为宜。厚度越薄，价钱越高。2 .坡莫合金坡莫合金常指铁银系合金，银含量在3090%范围内。是
14、应用超级普遍的软磁合金。通过适当的工艺，可以有效地控制磁性能，比如超过105的初始磁导率、超过106的最大磁导率、低到2%。奥斯特的矫顽力、接近1或接近0的矩形系数，具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性，可以加工成IHnl的超薄带及各类利用形态。常常利用的合金有IJ50、IJ79、1J85等。1J50的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些，但磁导率比硅钢高几十倍，铁损也比硅钢低23倍。做成较高频率(4008000Hz)的变压器，空载电流小，适合制作Ioow以下小型较高频率变压器。1J79具有好的综合性能，适用于高频低电压变压器，漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。1J85的初始磁导
15、率可达十万105以上，适合于作弱信号的低频或高频输入输出变压器、共模电感及高精度电流互感器等。3 .非晶及纳米晶软磁合金(AmorphousandNanocrystallinealloys)硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料，原子在三维空间做规则排列，形成周期性的点阵结构，存在着晶粒、晶界、位错、间隙原子、磁晶各向异性等缺点，对软磁性能不利。从磁性物理学上来讲，原子不规则排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶态结构对取得优良软磁性能是十分理想的。非晶态金属与合金是70年代问世的一个新型材料领域。它的制备技术完全不同于传统的方式，而是采用了冷却速度大约为每秒一百万度的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品
16、一次成型，比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序，这种新工艺被人们称之为对传统冶金工艺的一项革命。由于超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，取得的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金，被称为是冶金材料学的一项革命。这种非晶合金具有许多独特的性能，如优良的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优良、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。目前美、日、德国已具有完善的生产规模，而且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体涌向市场。我国自从70年代开始了非晶态合金的研究及开发工作，
17、通过“六五”、“七五”、“八五”期间的重大科技攻关项目的完成，共取得科研功效134项，国家发明奖2项，获专利16项，已有近百个合金品种。钢铁研究总院现具有4条非晶合金带材生产线、一条非晶合金元器件铁芯生产线。生产各类定型的铁基、铁银基、钻基和纳米晶带材及铁芯，适用于逆变电源、开关电源、电源变压器、漏电保护器、电感器的铁芯元件，年产值近2000万元。“九五”正在成立千吨级铁基非晶生产线，进入国际先进水平行列。目前，非晶软磁合金所达到的最好单项性能水平为:初始磁导率o=14X104钻基非晶最大磁导率Um=220104钻基非晶矫顽力Hc=Oe钻基非晶矩形比Br/Bs=钻基非晶饱和磁化强度4Ms=18
18、300Gs铁基非晶电阻率P=270cm常常利用的非晶合金的种类有：铁基、铁银基、钻基非晶合金和铁基纳米晶合金。其国家牌号及性能特点见表及图所示，为便于对比，也列出晶态合金硅钢片、坡莫合金1J79及铁氧体的相应性能。这几类材料各有不同的特点，在不同的方面取得应用。牌号大体成份和特征：IKlOlFe-Si-B系快淬软磁铁基合金1K1O2Fe-Si-B-C系快淬软磁铁基合金1K1O3Fe-Si-B-Ni系快淬软磁铁基合金1K1O4Fe-Si-B-NiMo系快淬软磁铁基合金1K1O5Fe-Si-B-Cr（及其他元素）系快淬软磁铁基合金1K106高频低损耗Fe-Sif系快淬软磁铁基合金1K107高频低损
19、耗Fe-Nb-Cu-Si-B系快淬软磁铁基纳米晶合金1K201高脉冲磁导率快淬软磁钻基合金1K202高剩磁比快淬软磁钻基合金1K203高磁感低损耗快淬软磁钻基合金1K204高频低损耗快淬软磁钻基合金1K205高起始磁导率快淬软磁钻基合金1K206淬态高磁导率软磁钻基合金1K5O1Fe-Ni-P-B系快淬软磁铁银基合金1K5O2Fe-Ni-V-Si-B系快淬软磁铁银基合金400Hz:硅钢铁芯非晶铁芯功率(W)4545铁芯损耗(W)激磁功率(VA)总重量(g)295276(1)铁基非晶合金(Fe-basedamorphousalloys)铁基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B类金属元素所组成,
20、它具有高饱和磁感应强度O,铁基非晶合金与硅钢的损耗比较磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点，特别是铁损低(为取向硅钢片的1/31/5),代替硅钢做配电变压器可节能6070%。铁基非晶合金的带材厚度为左右，普遍应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯，适合于IOkHz以下频率使2)铁银基、钻基非晶合金(Fe-Nibased-amorphousalloy)铁银基非晶合金是由40%Ni、40%Fe及20%类金属元素所组成，它具有中等饱和磁感应强度()、较高的初始磁导率和很高的最大磁导率和高的机械强度和优良的韧性。在中、低频率下具有低的铁损。空气中热处
21、置不发生氧化，经磁场退火后可取得很好的矩形回线。价钱比1J79廉价3050%。铁锲基非晶合金的应用范围与中银坡莫合金相对应，但铁损和高的机械强度远比晶态合金优越；代替U79,普遍用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。铁锲基非晶合金是国内开发最先，也是目前国内非晶合金中应用量最大的非晶品种，年产量近200吨左右.空气中热处置不发生氧化铁银基非晶合金(1K503)取得国家发明专利和美国专利权。(4)铁基纳米晶合金(Nanocrystallinealloy)铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的Nb、Cu.Si、B元素所组成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处置后
22、可取得直径为1020nm的微晶,弥散散布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。纳米晶材料具有优良的综合磁性能：局饱和磁感、局初始磁导率(8X104)、低HCM),高磁感下的高频损耗低(/2OkHZ=30Wkg),电阻率为80Ccm,比坡莫合金(50-60Q/cm)高，经纵向或横向磁场处置，可取得高Br或低Br值(IOoOGs)。是目前市场上综合性能最好的材料；适用频率范围：50Hz-100kHz,最佳频率范围：20kHz-50kHzo普遍应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、电流互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯。(三)常常利用软
23、磁磁芯的特点比较1 .磁粉芯、铁氧体的特点比较：MPP磁芯：利用安匝数200,50HZIkHz,Ue：125500；1、10kHz；e：125、200；100kHz：e：10125HF磁芯：利用安匝数500,能利用在较大的电源上，在较大的磁场下不易被饱和，能保证电感的最小直流漂移，Ue：20125铁粉芯：利用安匝数800,能在高的磁化场下不被饱和，能保证电感值最好的交直流叠加稳定性。在20OkHZ之内频率特性稳定；但高频损耗大，适合于IOkHz以下利用。FeSiAIF磁芯：代替铁粉芯利用，利用频率可大于8kHz。DC偏压能力介于MPP与HF之间。铁氧体：饱和磁密低(5000Gs),DC偏压能力
24、最小3 .硅钢、坡莫合金、非晶合金的特点比较：硅钢和FeSiAI材料具有高的饱和磁感应值Bs,但其有效磁导率值低，特别是在高频范围内；坡莫合金具有高初始磁导率、低矫顽力和损耗，磁性能稳定，但BS不够高，频率大于20kHz时，损耗和有效磁导率不睬想，价钱较贵，加工和热处置复杂；钻基非晶合金具有高的磁导率、低He、在宽的频率范围内有低损耗，接近于零的饱和磁致伸缩系数,对应力不敏感，可是BS值低，价钱昂贵；铁基非晶合金具有高BS值、价钱不高，但有效磁导率值较低。纳米晶合金的磁导率、HC值接近晶态高坡莫合金及钻基非晶，且饱和磁感BS与中银坡莫合金相当，热处置工艺简单，是一种理想的廉价高性能软磁材料；虽
25、然纳米晶合金的BS值低于铁基非晶和硅钢，但其在高磁感下的高频损耗远低于它们，并具有更好的耐蚀性和磁稳定性。纳米晶合金与铁氧体相较，在低于50kHz时，在具有更低损耗的基础上具有高2至3倍的工作磁感，磁芯体积可小一倍以上。四、几种常常利用磁性器件中磁芯的选用及设计开关电源中利用的磁性器件较多，其中常常利用的软磁器件有：作为开关电源核心器件的主变压器（高频功率变压器）、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。不同的器件对材料的性能要求各不相同，如表所示为各类不同器件对磁性材料的性能要求。（一）、高频功率变压器变压器铁芯的大小取决于输出功率和温升等。变压器的设计公式如下：P=KfNB
26、SI10-6T=hcPc+hWPW其中，P为电功率；K为与波形有关的系数；f为频率；N为匝数；S为铁芯面积；B为工作磁感；I为电流；T为温升；PC为铁损；PW为铜损；he和HY为由实验肯定的系数。由以上公式可以看出：高的工作磁感B可以取得大的输出功率或减少体积重量。但B值的增加受到材料的BS值的限制。而频率f可以提高几个数量级，从而有可能使体积重量显著减小。而低的铁芯损耗可以降低温升，温升反过来又影响利用频率和工作磁感的选取。一般来讲，开关电源对材料的主要要求是：尽可能低的高频损耗、足够高的饱和磁感、高的磁导率、足够高的居里温度和好的温度稳定性，有些用途要求较高的矩形比，对应力等不敏感、稳定性
27、好，价钱低。单端式变压器因为铁芯工作在磁滞回线的第一象限，对材料磁性的要求有别于前述主变压器。它实际上是一只单端脉冲变压器，因此要求具有大的B=Bm-Br,即磁感Bm和剩磁Br之差要大；同时要求高的脉冲磁导率。特别是对于单端反激式开关主变压器，或称储能变压器，要考虑储能要求。线圈储能的多少取决于两个因素：一个是材料的工作磁感Bm值或电感量L,另一个是工作磁场Hm或工作电流L储能W=12LI2.这就要求材料有足够高的BS值和适合的磁导率，常为宽恒导磁材料。对于工作在Bm之间的变压器来讲，要求其磁滞回线的面积，特别是在高频下的回线面积要小，同时为降低空载损耗、减小励磁电流，应有高磁导率，最适合的为
28、封锁式环形铁芯，其磁滞回线见图所示，这种铁芯用于双端或全桥式工作状态的器件中。通常，金属晶态材料要降低高频下的铁损是不容易的，而对于非晶合金来讲，它们由于不存在磁晶各向异性、金属夹杂物和晶界等，另外它不存在长程有序的原子排列，其电阻率比一般的晶态合金高23倍，加上快冷方式一次形成厚度15-30微米的非晶薄带，特别适用于高频功率输出变压器。已普遍应用于逆变弧焊电源、单端脉冲变压器、高频加热电源、不断电电源、功率变压器、通信电源、开关电源变压器和高能加速器等铁芯，在频率205OkHz、功率50kW以下，是变压器最佳磁芯材料。最近几年来发展起来的新型逆变弧焊电源单端脉冲变压器，具有高频大功率的特点，
29、因此要求变压器铁芯材料具有低的高频损耗、高的饱和磁感BS和低的Br以取得大的工作磁感B,使焊机体积和重量减小。常常利用的用于高频弧焊电源的铁芯材料为铁氧体，虽然由于其电阻率高而具有低的高频损耗，但其温度稳定性较差，工作磁感较低，变压器体积和重量较大，己不能知足新型弧焊机的要求。采用纳米晶环形铁芯后，由于其具有高的BS值（Bs,高的B值（AB,很高的脉冲磁导率和低的损耗，频率可达100kHz.可使铁芯的体积和重量大为减小。最近几年来逆变焊机已应用纳米晶铁芯达几万只，用户反映用纳米晶变压器铁芯再配以非晶高频电感制成的焊机，不仅体积小、重量轻、便于携带，而且电弧稳定、飞溅小、动态特性好、效率高及靠得
30、住性高。这种环形纳米晶铁芯还可用于中高频加热电源、脉冲变压器、不断电电源、功率变压器、开关电源变压器和高能加速器等装置中。可按照开关电源的频率选用磁芯材料。环形纳米晶铁芯具有很多长处，但它也有绕线困难的不利因素。为了在匝数较多时绕线方便，可选用高频大功率C型非晶纳米晶铁芯。采用低应力粘结剂固化及新的切割工艺制成的非晶纳米晶合金C型铁芯的性能明显优于硅钢C型铁芯。目前这种铁芯已批量用于逆变焊机和切割机等。逆变焊机主变压器铁芯和电抗器铁芯系列有：120A160A200A250A、315A400A500A630系列。（二）、脉冲变压器铁芯脉冲变压器是用来传输脉冲的变压器。当一系列脉冲持续时间为td（
31、us）、脉冲幅值电压为Um（V）的单极性脉冲电压加到匝数为N的脉冲变压器绕组上时，在每一个脉冲结束时，铁芯中的磁感应强度增量AB（T）为：AB=Umtd/NSc10-2其中SC为铁芯的有效截面积（Cm2）。即磁感应强度增量AB与脉冲电压的面积（伏秒乘积）成正比。对输出单向脉冲时，B=Bm-Br,若是在脉冲变压器铁芯上加去磁绕组时，AB=Bm+Br。在脉冲状态下，由动态脉冲磁滞回线的B与相应的Hp之比为脉冲磁导率p0理想的脉冲波形是指矩形脉冲波，由于电路的参数影响，实际的脉冲波形与矩形脉冲有所不同，常常会发生畸变。比如脉冲前沿的上升时间tr与脉冲变压器的漏电感Ls、绕组和结构零件致使的散布电容C
32、S成比例，脉冲顶降与励磁电感Lm成反比，另外涡流损耗因素也会影响输出的脉冲波形。脉冲变压器的漏电感Ls=411N21Im/h脉冲变压器的低级励磁电感Lm=4pScN2/1X10-9涡流损耗Pe=Umd2tdIF/12N21Scp为与绕组结构型式有关的系数，Im为绕组线圈的平均匝长，h为绕组线圈的宽度，Nl为低级绕组匝数，1为铁芯的平均磁路长度，SC为铁芯的截面积，UP为铁芯的脉冲磁导率，P为铁芯材料的电阻率，d为铁芯材料的厚度，F为脉冲重复频率。从以上公式可以看出，在给定的匝数和铁芯截面积时，脉冲宽度愈大，要求铁芯材料的磁感应强度的转变量AB也越大；在脉冲宽度给按时，提高铁芯材料的磁感应强度转
33、变量B,可以大大减少脉冲变压器铁芯的截面积和磁化绕组的匝数，即可缩小脉冲变压器的体积。要减小脉冲波形前沿的失真，应尽可能减小脉冲变压器的漏电感和散布电容，为此需使脉冲变压器的绕组匝数尽可能的少，这就要求利用具有较高脉冲磁导率的材料。为减小顶降，要尽可能的提高低级励磁电感量Lm,这就要求铁芯材料具有较高的脉冲磁导率Upo为减小涡流损耗，应选用电阻率高、厚度尽可能薄的软磁带材作为铁芯材料，尤其是对重复频率高、脉冲宽度大的脉冲变压器更是如此。脉冲变压器对铁芯材料的要求为：高饱和磁感应强度BS值；高的脉冲磁导率，能用较小的铁芯尺寸取得足够大的励磁电感；大功率单极性脉冲变压器要求铁芯具有大的磁感应强度增
34、量AB,利用低剩磁感应材料；当采用附加直流偏磁时，要求铁芯具有高矩形比，小矫顽力Hc0小功率脉冲变压器要求铁芯的起始脉冲磁导率高；损耗小。铁氧体磁芯的电阻率高、频率范围宽、本钱低，在小功率脉冲变压器中应用较多，但其AB和up均较低，温度稳定性差，一般用于对顶降和后沿要求不高的场合。（三）.电感器磁芯铁芯电感器是一种大体元件，在电路中电感器对于电流的转变具有阻抗的作用，在电子设备中应用极为普遍。对电感器的主要要求有以下几点：在必然温度下长期工作时，电感器的电感量随时间的转变率应维持最小；在给定工作温度转变范围内，电感量的温度系数应维持在允许限度之内；电感器的电损耗和磁损耗低；非线性歧变小；价钱低，体积小。电感元件与电感量L、品质因素Q、铁芯重量M绕线的直流电阻R有着密切的关系。电感L抗拒交流电流的能力用感抗值ZL来表示：ZL=2fL,频率f越高，感抗值ZL越大.
