磁性材料以及變壓器的設(shè)計(jì)，主要說(shuō)三種，一是硅鋼片構(gòu)成的工頻變壓器，一種鐵硅鋁鐵粉芯磁環(huán)，還有一種是錳鋅鎳鋅材料構(gòu)成的磁環(huán)。三種應(yīng)用于不同場(chǎng)合，其中硅鋼片主要用于工頻變壓器，因?yàn)閡值在1.5k附近，適中，bsat值大，達(dá)1.5t，因此抗磁飽和強(qiáng)度。鐵硅鋁鐵粉芯材料u值低，一般在百附近，b值相對(duì)硅鋼片小，但是比高導(dǎo)材料（錳芯鎳鋅）大很多，主要用于直流分量大的場(chǎng)合。比如用于buck連續(xù)電流電路。而錳芯鎳鋅磁導(dǎo)率很高，最高最達(dá)10k，因此耦合性很好，主要用于小信號(hào)耦合傳輸。比如驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及電壓電流采樣。這種材料主要繞幾匝就能滿(mǎn)足感量要求以及合適的激勵(lì)電流。
說(shuō)說(shuō)變壓器的設(shè)計(jì)
首先我們知道變壓器是一個(gè)激勵(lì)電感和理想變壓器構(gòu)成，當(dāng)然還有初次級(jí)漏感。但我們可以先假設(shè)漏感忽略不記。那么變壓器主要參數(shù)就是激勵(lì)電流和匝數(shù)了，也就是磁動(dòng)勢(shì)。這直接和b值有關(guān)。其他條件不變下，ni越大，b值越大，越容易磁飽和。那么好了，現(xiàn)在討論下ni值怎么取才能讓b值處在一個(gè)安全的范圍內(nèi)。
相信大家知道b=uh，這是定義出來(lái)的，u就是磁導(dǎo)率，就是b與h的比值，u不是常數(shù)，但是在小h下b與h成線性關(guān)系（一般材料）,而h=kni，k是比例常數(shù)，n是匝數(shù)，i是激勵(lì)電流。那好了，如果要減小b值就得減小ni乘積（同一磁環(huán)）。激勵(lì)電流i是和電感量成反比的。如果增大電感量則激勵(lì)流會(huì)下降，但是n就得增大，否則電感量如何上升。我們知道電感量又和n^2成正比,l∝n*n?μ。而u=li/t,把l值代進(jìn)去得u∝n*n?μ?i/t。所以
b=μh=kμni=k(μnut)/(n^2*μ)=kut/n
由此式可知b∝1/n。所以增大n就能減小b值，所以理論上我們最好讓n值無(wú)窮大，這樣b不容易飽和，但是實(shí)際情況總有個(gè)度,首先就是我們的變壓器功率。
因?yàn)槲覀兛傄敵鲆欢üβ?，否則變壓器就失去了作用。既然要輸出功率那么肯定有一的電流過(guò)繞線，若取得很細(xì)，則線壓降很大，線損很大。若線取得粗則磁環(huán)大小限制，不能繞下那么多繞線，所以匝數(shù)就有限。除非增大磁環(huán)。當(dāng)然我們不必要取b值太小，否則磁環(huán)利用率低，所以我們要取個(gè)平衡值。
因此變壓器設(shè)計(jì)首先考慮功率輸出，然后確定需要多大的導(dǎo)線。線徑確定后就開(kāi)始選擇磁環(huán)大小。根據(jù)磁環(huán)大小來(lái)得到一個(gè)合適的l值，在該值下算出i，然后乘以n，看是否超出b值，若超出則增大n，直到b值在一定范圍內(nèi)，假如線繞不下則換體積更大的磁環(huán)。下面驗(yàn)證為什么不增大導(dǎo)率減少n以用小體積磁環(huán)得到大功率輸出。
同一磁環(huán)不同n下b值趨勢(shì)：
由上面推導(dǎo)知道b1/b2=n2/n1。所以增大一倍匝數(shù)，則b值減少一半。
①相同形狀l相同ur不同下。首先l值不變，因此i值也不變。高μ值下必然得減少n值以保持l不變，所以由l∝n^2*μ知，
n1^2*μ1=n2^2*μ2，
所以μ1/μ2=（n2/n1）^2。
所以n2=(√μ1/μ2)*n1。
由b=kμh得（k是比例常數(shù)，由磁環(huán)形狀決定），當(dāng)形狀一樣時(shí)k相同。b2/b1=√(μ2/μ1)。所以μ值增大兩倍則b值增大√2倍。所以雖然增大μ值能減小n，但是付出的代價(jià)確是b值更加趨于飽和狀態(tài)。
對(duì)于buck電路，磁環(huán)上的繞線純粹是充當(dāng)電感，所以流過(guò)多少就是多少激勵(lì)電流。因此buck電路一般很少用高磁導(dǎo)率的磁環(huán)，而且假如有直流分量的話最好用鐵硅鋁或粉芯，首先他們磁導(dǎo)率低，第二b值大，不容易磁飽和。第三工作頻率能上幾十khz。又因?yàn)楣桎撈贿m合高頻，所以buck很少使用硅鋼片做磁環(huán)。
總結(jié)一下
能增大n盡量增大n，能用低μ值盡量用低μ值。前提是保證耦合性好。同一磁環(huán)增大n則減少b，不同磁環(huán)相同l，μ值大，則b值大。
l計(jì)算公式：
l=[4n^2(d?d)?h*10^(-7)*μ]/(d+d)=4n^2*h(1-2d/(d+d))?10^(-7)?μ