磁环电感能不能替代空心电感？

一、磁环电感能不能替代空心电感？

答:

磁环电感是不能替代空心电感的，如有些频率要求较高的场合需使用空心电感。

电感加入磁芯，主要目的是为了提高电感线圈的电感（或互感）量。磁芯是一类导磁率很高的物质，同样几何尺寸和圈数的电感线圈加入磁芯后，电感量将比空心时提高数千倍以上。但是要知道，带磁芯的电感较之空心电感，会存在高频磁滞损耗。合理选用磁芯材料可以把损耗降到最小。

二、什么叫铜损耗、磁芯损耗？

铜损耗就是电流流过线圈，线圈上铜导线有一定的电阻，这会产生欧姆损耗。

磁芯损耗原因在于磁材料有磁滞回线。通常开关电源用的磁芯材料是铁氧体，铁氧体是一直绝缘体，所以涡流可以忽略。如果是由硅钢片叠起来的工频变压器磁芯，那么还有涡流引起的损耗。下面只对铁氧体的情况进行分析。

图1 Ferroxcube官网给出的3C90磁材料的磁滞回线

上面图1是Ferroxcube数据手册上给出的磁滞回线，Ferroxcube原先是飞利浦公司的磁学部门。磁滞回线实际上是闭合的，但由于一、三象限的磁滞回线是关于原点中心对称的，因此数据手册只给出第一象限的曲线就足够了。

而对于一个具体的磁芯，数据手册会给出磁芯的等效几何参数

图2 Ferroxcube磁芯的等效参数

可以看到有等效体积Ve，等效长度Le和等效截面积Ae，且有Ve=Le×Ae。实际上这些参数是把磁芯等效成一个磁环，如图3所示

图3 磁芯等效后的磁环

在图3中，虚线的圆环表示的是磁环的磁路长度，也就是前面所说的等效长度Le，圆环的截面积就是等效面积Ae。在图中绕了两匝线圈，不具体画出导线了，只画了导线的界面。圆圈中加圆点表示电流是垂直于图面向里，圆圈中加叉表示电流垂直于图面向外。这就构成了一个电感。当然，对于3C90这种铁氧体，不开气隙直接做电感是不合适的，这里只是一个示意，不影响对本问题的分析。

首先有麦克斯韦方程

式(1)

这里认为磁芯中的磁场是均匀的，式(1)右边的电流密度乘上面积，就是图3中电流大小乘以线圈匝数，这是因为这里认为线圈是与磁环完全垂直的，且磁环包围了两匝线圈。对于N匝线圈的情况，则式(1)可以简化为

式(2)

当磁芯中有电流激发的磁场时，由于磁芯磁导率的作用，会产生磁通密度

式(3)

随着线圈中电流增大，B也会增大，B的变化会引起线圈上的感应电动势，同样引用麦克斯韦方程

式(4)

上面右边积分的面积区域是磁环的截面积，而磁通密度B始终垂直于磁环截面。左边感应电场延线圈环路积分一周，就是一匝线圈上的感应电动势。对于有N匝的线圈，线圈上的感应电动势可以简化为

式(5)

上式中emf是Electromotive Force（电动势）的缩写。那么感应电动势乘上之前说的线圈上的电流就是功率。

式(6)

左边是功率，那么把两边关于时间求积分，就是能量了

式(7)

上式右边的负号并不表示能量是负的，能量没有负的。这里的正负号只是表示电感是在吸收能量还是释放能量。也可以看出磁场强度H乘以磁通密度B具有单位体积能量的量纲，即J/(m^3)，焦耳每立方米。

如果H和B是严格线性的，那么电感对能量一吞一吐，电感上是不消耗能量的（没有磁芯，空气电感的情况）。但问题恰恰在于磁通密度B关于磁场强度H具有非常强的非线性，这就导致电感充电时吸收的能量，和放电时释放的能量是不相等的。

再回到磁滞回曲线中，如Bulk开关电源电感上有直流偏置电流，叠加上纹波电流，反映在磁芯上，电感的工作就是在HB曲线上画圈圈，如图4，每个开关周期画一次圈圈

那么这个圈圈包围的面积再乘上磁芯的体积（即等效体积Ve），就是这个磁芯每个工作周期消耗的能量，全部转化成焦耳热。这个损耗就是磁芯损耗。

小结

1. 铁磁材料中，磁场的滞回特性和涡流导致了磁芯损耗；

2. 如果所采用的铁磁材料是铁氧体等不导电的绝缘体材料，那么涡流可以忽略，磁芯损耗是有磁滞回线引起的损耗；

3. 如果对量纲分析比较熟悉，可以不用前面一步步推导公式，便可以知道磁场强度H与磁通密度B相乘具有“焦耳每立方米”的量纲。从而理解磁芯损耗。

三、em是电感吗？

是。

饱和磁场的强度很小，储能能力较弱，不能作为储能电感。饱和电感器最大储能em的理论值可以用公式表示。

当电感线圈之中的电流达到一定值的时候，饱和电感才会立即饱和。所以，在开关电源电路当中，开关经常被当作可控制元件。

可控饱和电感具有高磁滞回线矩形比、高初始磁导率、低矫顽力、明显的磁饱和点与因磁滞回线包围区域狭窄从而产生的高频磁滞损耗低的特点。

四、磁珠与电感的区别？

有以下三点区别：

1、磁珠本身理论上是耗能元件，电感理论上是不耗能的。

2、电感的磁材是不封闭的，典型结构是磁棒，磁力线一部分通过磁材（磁棒），还有一部分是在空气中的；而磁珠的磁材是封闭的，典型结构是磁环，几乎所有磁力线都在磁环内，不会散发到空气中去。

3、磁环中的磁场强度不断变化，会在磁材里感应出电流，选用高磁滞系数和低电阻率的磁材就能把这些高频能量转换成热能，进而消耗掉。而电感则相反，要选低磁滞系数和高电阻率的磁材，以尽可能的使电感在整个频带内呈现一致的电感值。电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成。1、骨架 骨架泛指绕制线圈的支架。一些体积较大的固定式电感器或可调式电感器（如振荡线圈、阻流圈等），大多数是将漆包线（或纱包线）环绕在骨架上，再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔，以提高其电感量。骨架通常是采用塑料、胶木、陶瓷制成，根据实际需要可以制成不同的形状。小型电感器（例如色码电感器）一般不使用骨架，而是直接将漆包线绕在磁心上。空心电感器（也称脱胎线圈或空心线圈，多用于高频电路中）不用磁心、骨架和屏蔽罩等，而是先在模具上绕好后再脱去模具，并将线圈各圈之间拉开一定距离。2、绕组 绕组是指具有规定功能的一组线圈，它是电感器的基本组成部分。绕组有单层和多层之分。单层绕组又有密绕（绕制时导线一圈挨一圈）和间绕（绕制时每圈导线之间均隔一定的距离）两种形式；多层绕组有分层平绕、乱绕、蜂房式绕法等多种。3、磁心与磁棒 磁心与磁棒一般采用镍锌铁氧体（NX系列）或锰锌铁氧体（MX系列）等材料，它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多种形状。

4、铁心 铁心材料主要有硅钢片、坡莫合金等，其外形多为“E”型。

5、屏蔽罩 为避免有些电感器在工作时产生的磁场影响其它电路及元器件正常工作，就为其增加了金属屏幕罩（例如半导体收音机的振荡线圈等）。采用屏蔽罩的电感器，会增加线圈的损耗，使Q值降低。

6、封装材料 有些电感器（如色码电感器、色环电感器等）绕制好后，用封装材料将线圈和磁心等密封起来。封装材料采用塑料或环氧树脂等。

五、磁环有哪些种类？

磁环是一种常见的磁性材料，主要用于电子设备、通信设备和电力设备中。常见的磁环种类包括硅钢磁环、铁氧体磁环、镍锌磁环和钴铁磁环等。

硅钢磁环具有低磁滞、低损耗和高饱和磁感应强度的特点，适用于高频电感器件。

铁氧体磁环具有高磁导率和低磁滞特性，适用于高频变压器和滤波器。

镍锌磁环具有高磁导率和低损耗特性，适用于高频电感器件和磁性存储器。

钴铁磁环具有高饱和磁感应强度和低磁滞特性，适用于高功率电感器件和磁性传感器。

六、升压电路如何算电感量？

先求每个开关周期内电感初始电流等于输出电流时的对应电感的电感量，其值为Vi*（1-don）/（f*2*Io），参数带入，Lx=38.5uH，

　　deltaI=Vi*don/（L*f），参数带入，deltaI=1.1A

　　当电感的电感量小于此值Lx时，输出纹波随电感量的增加变化较明显，当电感的电感量大于此值Lx时，输出纹波随电感量的增加几乎不再变小，由于增加电感量可以减小磁滞损耗，另外考虑输入波动等其他方面影响取L=60uH，

　　deltaI=Vi*don/（L*f），参数带入，deltaI=0.72A，

　　I1=Io/（1-don）-（1/2）*deltaI，

　　I2= Io/（1-don）+（1/2）*deltaI，

　　参数带入，I1=1.2A，I2=1.92A

七、开关电源变压器的气隙磁通与磁导率有何关系？

都没看明白你的问题.不过从你的词义里有几个关系.

1.气隙与磁通无关.只是改变了磁滞回线的形状.气隙大.耐电流能力增强.而磁通量决定于自身的材料.

2.磁导率也是决定于材料,气隙增大.会影响电感变小.而不影响导磁率.