开关电源知识库

TDK《Ferrites and accessories — Application notes》(2022-10,39 页)全文精译 — 铁氧体磁芯:滤波/宽带/LAN/EMI/传感器/功率六大应用与选型体系

原文:TDK Electronics AG,《Ferrites and accessories — Application notes》,Date October 2022(条款页 Release 2022-07),共 39 页。原文 PDF:90_资料源/电感磁芯_TDK_FerritesApplicationNotes.pdf。 本篇为全文忠实精译:§1 滤波磁芯(含 640 µH 谐振电感完整算例)、§2 宽带变压器(k₃ 与 CDF 全表)、§3 LAN、§4 EMI(NiZn/MnZn 分工)、§5 电感式传感器、§6 功率应用(五大拓扑推荐、P_trans 公式与全部功率容量表+热阻表)、注意事项、符号术语全表、重要说明。图逐标注“见原 PDF 图 N”。 本篇管“磁芯材料与形状本身”;“变压器怎么设计”(匝数/气隙/ΔB)见 02_反激变压器设计,两篇是同一设计的两半。

译注约定(先读)

  1. 原文公式在 PDF 中为排版式,pdftotext 提取碎裂——已逐式对照原页转录,分式/求和号的精确排布以原 PDF 为准。
  2. §6.5 功率容量大表原 PDF 为 8 材料列(N27/N41/N49/N72/N87/N92/N95/N97,ftyp 依次 25/25/500/25/100/100/100/100 kHz);本稿经原 PDF 字符列位逐一核对后压缩为“芯型:N 材料=值”清单转录,只列原表非空项;空白 = 原表空白。热阻表同理压缩为“芯=Rth”清单。
  3. 原文笔误照录:§6.5 “topolgy”(=topology)。图 10~24 为矢量图/曲线/照片;其中 12 张已从原 PDF 裁出并就地嵌入(img/ 目录下 fer_fig*.png…,取结构剖面/特性曲线/应用电路优先)——图 10、11、14、15、16、18、19、20、21、22、23、24;其余仍只转录图题与可读参数,曲线内部刻度以原 PDF 为准。

1. 滤波应用磁芯(原 PDF 第 2~4 页)

1.1 滤波/谐振电路用开气隙磁芯(第 2 页)

基本要求:低 tan δ;AL 值公差紧;温度系数公差紧;低减落因子 DF;调整范围宽。因此开气隙磁芯总用于高品质因数电路(材料见应用总览表)。小气隙(最大 0.2 mm)可只磨在半个磁芯上——带磨制气隙的半芯印字,另一半空白。

气隙的作用:把小信号区的损耗与温度系数按 µe/µi 比例压缩;更重要的是能实现很紧的 AL 公差。磨气隙磁芯的额定 AL 见各自 datasheet;单芯数据还给出有效磁导率 µe,用于从环芯特性近似推算有效损耗因子 tan δe 与有效磁导率温度系数 αe(见材料特性表)。

气隙的副作用(与开关电源直接相关):气隙较大时,气隙紧邻区的杂散磁场会在铜绕组中引起附加涡流损耗。线圈品质要求苛刻时,建议在邻近气隙的那段绕组下方垫数层聚苯乙烯、尼龙带甚至 FPC 薄膜;三段骨架即中段贴近气隙的部位。

见原 PDF 图 10(第 2 页):P 或 RM 磁芯对(总气隙 s)构造示意——两个磁芯半(1、2)、螺纹套(3)、加垫绕组(4)。

原图 10:PR磁芯结构

1.2 带螺纹套的 P/RM 磁芯(第 3 页)

多数 P/RM 磁芯出厂已胶粘螺纹套。TDK 全自动点胶与定位,粘接力定期抽检——含 40 ℃/93% 相对湿度(IEC 60068-2-3-78)4 天湿热与 3 周周期测试。Φ2 mm 孔(如 RM 5)常规粘接力 20 N、Φ3 mm 孔(如 P 14×11、RM 6)30 N,实测均值远超、达 >100 N;同心度持续受控。受控自动化流程比手工点胶可靠得多。铁氧体多孔,硬化胶渗入的结构应力无法完全避免——相对温度系数 αF 可能增大约 0.2×10⁻⁶/K。

1.3 谐振电路电感的典型计算(第 3~4 页,完整算例)

设计一只 SIFERRIT 罐形磁芯电感:L = 640 µH、500 kHz 下最小 Q = 400(tan δL = 1/Q = 2.5×10⁻³)、αe 在 +5~+55 ℃ 内 100×10⁻⁶/K。

a) 选材料:查材料特性表与 tan δ/µi 曲线,500 kHz 可用 M33。 b) 选 AL 值:Q 与温度系数要求 → 开气隙罐形芯。M33 的 αF 平均约 1.6×10⁻⁶/K;要求 αe ≈ 100×10⁻⁶/K,则有效磁导率:

$$\mu_e = \frac{\alpha_e}{\alpha_F} = \frac{100\times10^{-6}/\mathrm{K}}{1.6\times10^{-6}/\mathrm{K}} = 62.5 \qquad \text{(式 (1),第 3 页)}$$

查表:罐形 P 18×11(B65651)在 AL = 100 nH 时 µe = 47.9;P 22×13(B65661)在 AL = 100 nH 时 µe = 39.8。 c) 选绕组线:500 kHz 附近特别适合利兹线 20×0.05、单层天然丝包:含绝缘总外径 0.367 mm、平均电阻率 0.444 Ω/m(利兹线表);建议实测总外径后按实测值计算。 d) 匝数与磁芯型式:AL = 100 nH、L = 640 µH,N = (L/AL)^(1/2) = 80 匝。骨架列线图:0.367 mm 线在 P 18×11 两段骨架可轻松容纳 80 匝——该芯配单段骨架即可。 e) 线长与直流电阻:平均匝长 lN = 35.6 mm → 80×35.6 = 2848 mm,加两端引线 2×10 cm 共 3.04 m;DCR = 3.04 m × 0.444 Ω/m ≈ 1.35 Ω。注意:datasheet 的 lN 指绕满骨架的平均匝长,未绕满须按实际绕宽修正。 f) 温度系数复核:P 18×11、AL = 100 nH 的 µe = 47.9;M33 αF ≈ 1.6×10⁻⁶/K,则

$$\alpha_e = \mu_e \cdot \alpha_F = 47.9 \times 1.6\times10^{-6}/\mathrm{K} = 76.6\times10^{-6}/\mathrm{K} \qquad \text{(式 (2),第 4 页)}$$

实测 90×10⁻⁶/K。要点:罐形芯磁通几乎全在芯内,空芯线圈温度系数影响极小;但 µe < 80 时绕组影响引入约 (10~30)×10⁻⁶/K 附加温度系数,必须计入。

2. 宽带变压器磁芯(原 PDF 第 5~8 页)

一般要求:高 AL(高有效磁导率)限制匝数;宽带特性好(直到尽量高频仍高阻抗);低总谐波失真(低磁滞材料常数 ηB);对叠加直流不敏感(TC 与 BS 尽量高);高频应用低 tan δ。

2.1 精磨无气隙磁芯(第 5 页)

数字通信匹配变压器、脉冲信号变压器等用闭磁路磁芯(环型、双 E、双孔)或无气隙配对芯。为获得最高有效磁导率,这类芯精磨到残余气隙 s ≈ 1 µm;选低矮芯型可再提高 AL、减少匝数。N30、T38、T46 材料的 RM 与罐形芯特别适合;高频应用选 N22、M33、K1。

2.2 10 kHz 至 1 GHz 以上宽带变压器基础——示例(第 5~6 页)

宽带变压器主要用闭磁路形状(环型、双孔);分体芯(P/RM 或小 E/ER)绕线更简单,适合约 200 MHz 以下。最重要特性是带宽 f = foG − fuG(上/下截止频率)。截止频率 = 电压跌 3 dB(−30%)处频率。电路品质 Q > 10(典型值)时:

$$f = f_r \cdot \frac{L_H}{R_i \cdot C_0} \qquad \text{(式 (3),第 5 页)}$$

fr = 谐振频率;Ri = 信号源内阻(通常 Ri ≪ 铁氧体损耗电阻);LH = 主电感;C0 = 绕组电容。传输损耗曲线按 α = ln(U/Ur)(Ur 为 fr 处电压;α 为与线路阻抗——如 50 Ω——匹配时的衰减)。示例:1:1 变压器,E6.3/T38,2×10 匝。

见原 PDF 图 11(第 6 页):E6.3/T38、2×10 匝(并联)变压器的传输损耗曲线。

原图 11:传输损耗曲线

2.3 数字数据传输低失真变压器(ISDN、xDSL)(第 6~8 页)

铜线数字传输(ISDN、HDSL、ADSL)为保住最大线长要求极小谐波失真,可用小信号磁滞的 Rayleigh 模型(正弦电流)从材料参数算出。典型设计经匝比 N1:N2:N3…、电感 L1/L2/L3… 与最大直流电阻 R1/R2/R3… 与芯片组匹配。绕组 j 的三次谐波失真:

$$k_3 = \frac{0.6}{\mu_0} \cdot \eta_B \cdot \frac{\hat{U}}{2\pi f} \cdot L_j \cdot \sum \frac{N_j^2}{R_j}\cdot\frac{l_e}{l_e A^2}\cdot\frac{l_N}{A_N^{3/2}} \qquad \text{(式 (4),第 7 页)}$$

[译注:pdftotext 对该式分式/求和结构碎裂严重,上式按因子顺序复原;因子分组:材料 ηB|电路条件 Û、f|设计约束 Lj、Nj²/Rj|磁芯几何|骨架几何——精确公式以原 PDF 第 7 页为准。]该式把各设计参数的贡献拆开:

无孔芯 CDF 带孔芯 CDF EP/EFD/ER 芯 CDF
P 9×5 1.25 P 3.3×2.6 85.9 EP 5 10.6
P 11×7 0.644 P 4.6×4.1 46.7 EP 6 9.99
P 14×8 0.164 P 7×4 4.21 EP 7 1.68
P 18×11 0.0470 P 9×5 1.72 EP 9 0.757
P 22×13 0.0171 P 11×7 0.790 EPX 7/9 0.749
P 26×16 0.00723 P 14×8 0.217 EPX 9/9 0.457
P 30×19 0.00311 P 18×11 0.0545 EP 10 0.506
P 36×22 0.00149 P 22×13 0.0220 EPX 10 0.329
RM 4 0.498 P 26×16 0.0099 EP 13 0.191
RM 5 0.184 P 30×19 0.00366 EPO 13 0.172
RM 6 0.0576 P 36×22 0.00166 EP 17 0.0619
RM 7 0.0339 P 41×25 0.00112 EP 20 0.00945
RM 8 0.0162 RM 4 0.814 EFD 10 3.919
RM 10 0.00676 RM 5 0.243 EFD 15 0.376
RM 12 0.00215 RM 6 0.0779 EFD 20 0.0837
RM 14 0.00100 RM 7 0.0415 EFD 25 0.0231
— — RM 8 0.0235 EFD 30 0.0161
— — RM 10 0.00906 ER 9.5 2.557
— — — — ER 11 1.453

由这批数值可得近似规律 CDF ∝ 1/Ve^(3/2)——磁芯越大失真越小;受空间限制,往往只能在给定尺寸档的芯形里选。

见原 PDF 图 12(第 8 页):宽带变压器等效电路——Ri、N1:N2、RL(FAL0570-K 标记)。

3. LAN 应用磁芯(原 PDF 第 9~10 页)

LAN(局域网)多为楼内计算机互联,速率 10 Mbit/s(10BaseT)、100 Mbit/s(100BaseT)至 1 Gbit/s(千兆以太网)。

3.1 信号变压器(第 9 页)

1:1 信号变压器典型用小环型芯,职责是阻抗匹配与网络端接。受空间限制,芯要在给定工作条件(100 kHz)下满足电感量的前提下尽量小。常用尺寸外/内径 2.54/1.27 mm(0.1/0.05 in)至 3.94/2.24 mm(0.155/0.088 in),内径与高度有多种变体(参见“Toroids”章)。数字波形的多电平编码对零线并不总对称——不平衡造成有效直流,允许最大 8 mA;因此铁氧体环的电感在 8 mA 恒定直流下规定。饱和磁通密度 25 ℃ 下 430 mT,初始磁导率 4000(图 13)。室内 0~+70 ℃;要扩展到户外(−40~+85 ℃)而不改电气规格——材料 T57 两档都覆盖。

见原 PDF 图 13(第 9 页):µrev–温度曲线(环 R 3.43/1.78/2.11 实测;T57,f = 100 kHz,B̂ = 6 mT,N = 26,HDC = 27 A/m 即 lDC = 8 mA)——纵轴 0~4000,Limit 标注约 2500。

3.2 共模扼流圈(第 10 页)

抑制约 30~300 MHz 共模干扰需电流补偿扼流圈。对应材料 K10——NiZn 材料,小型 Parylene 涂层芯磁导率约 700;其阻抗–频率曲线与 LAN 抑制需求理想匹配(图 14)。

见原 PDF 图 14(第 10 页):归一化阻抗曲线(环 R 10、N = 2 匝)——K10,10⁰~10³ MHz、Ω/mm 双对数。

原图 14:K10归一化阻抗

3.3 最高绝缘电阻的涂层(第 10 页)

环芯通常要过 1 kV 耐压测试,需 Parylene 涂层保证最高绝缘电阻:17 µm(0.0007 in)涂层可达 2.7 kV 击穿电压,还可在绕线时保护线材。

4. EMI 应用磁芯(原 PDF 第 11~13 页)

4.1 抑制线路干扰的环型磁芯(第 11 页)

电气/电子设备激增,使所有设施在电磁兼容(EMC)意义上互不干扰愈发重要。1996 年初生效的 EMC 法规适用于欧盟市场全部电气电子产品——既有设备也可能要改造。铁氧体磁芯是理想手段:宽频段抑制干扰。 1 MHz 以上,套在导线上的铁氧体环抬高该导线阻抗,其实部吸收干扰能量。材料对特定频段的适用性取决于随频率变化的磁特性——选材前先知道阻抗 |Z| 随频率的曲线;曲线典型特征是谐振频率处损耗陡增。

测量条件:室温 (25±2) ℃,HP 4191A 射频阻抗分析仪,B̂ ≤ 1 mT。阻抗峰随匝数增多移向低频——匝间电容所致(图 15,以 R 25/15 为例)。

见原 PDF 图 15(第 11 页):阻抗特性曲线(R 25/15,多匝对比)。

原图 15:阻抗-匝数曲线

不同材料阻抗曲线汇总对比用归一化阻抗 |Z|n = |Z|/(N²·(le/Ae)),只呈现材料属性(几何因子按芯尺寸算)。归一化曲线是指导值,多数用 R 10 环、N = 1 匝(线径 0.7 mm)测得,随几何略有出入。

4.2 共模扼流圈(第 12 页)

紧凑型设备主要产生共模干扰。为满足安全要求(漏电流限值),须用高不对称有效电感的扼流圈——闭磁路的电流补偿扼流圈特别合适。有效电流使磁芯饱和的问题靠两个等匝线圈解决:两线圈按“上方线圈磁通被下方线圈补偿”方式连接——工作电流磁通互相抵消,共模干扰电流磁通叠加。

见原 PDF 图 16(第 12 页):电流补偿环型扼流圈(双扼流圈示例)——工作电流与干扰电流各自磁通流向标注。

原图 16:共模扼流圈

TDK 的 Magnetic Design Tool 含所有适用 EMI 铁氧体材料的归一化阻抗–频率曲线。

4.3 NiZn 铁氧体(第 13 页)

NiZn 环芯特别适合高频干扰抑制:体电阻率高(约 10⁵ Ω·m),涡流负面效应可忽略,100 MHz 以上仍能有较高阻抗。限制:NiZn 初始磁导率做不高——磁导率越高居里温度越低。例如 µi = 800 的 NiZn(K10)居里温度规定 >150 ℃,对许多应用已属边缘。汽车业应用例:CAN 总线扼流圈,K10 材料、外径 2.5~6.3 mm(0.1~0.29 in)。电信传输频率不断上移,NiZn 需求预计继续增长。NiZn 环另一类用法:单独套在元件引脚上或做成板级器件——防寄生振荡,或衰减沿引脚/走线/电缆传播的杂散拾取与发射。

4.4 MnZn 铁氧体(第 13 页)

电流补偿扼流圈全尺寸段广泛用 MnZn:优势是磁导率高得多且居里温度足够高——高 µ 减少达到给定电感所需匝数,避开多匝的代价(直流电阻、寄生电容,还有成本)。分档:小芯 R 2.5~R 12.5(N30、T38、T46)用于 ISDN 等电信网络;中芯 R 13.3~R 26(N30、T65、T35、T37、T38、T46)作电源线扼流圈——电子镇流器、电视开关电源、洗衣机、充电器;大芯 R 34 及以上用于工业——变频器滤波(电梯、泵、牵引、输送、空调)、电力电子通用、UPS、风电。高温/大电流场合首选 T65:饱和磁通密度 460 mT、居里温度 >160 ℃,大芯初始磁导率约 4500~5000。无特别高温/大电流则推荐 N30(µi = 4300)与 T37(大芯 µi 约 5500~6000)。选材依据是所需衰减覆盖的频段——由磁导率特性决定。

5. 电感式传感器磁芯(原 PDF 第 14 页)

自动化广泛使用的接近开关基于“金属靠近使高频 LC 振荡器阻尼”原理。振荡器电感由圆筒线圈与铁氧体芯半组成,开口侧即“有效区”(active area)。铁氧体的作用是把磁场在空间上对齐、限定作用区域。振荡器设计必须考虑电感构成磁开路——与闭磁路不同,电感与品质因数主要取决于线圈设计,初始磁导率居次(下例为证):芯 P 9×5(B65517D*)、线圈 100 匝 0.08 CuL、电流 1 mA、频率 100 kHz。

见原 PDF 图 17(第 14 页):电感与品质因数–初始磁导率曲线(P 9.3×2.7,N = 100,f = 100 kHz,I = 1 mA)。

应用关键目标:Q 尽量高、在振荡频率处随温度变化尽量小;同时阻尼片与有效区距离变化时 Q 要变得尽量猛——ΔQ/Q 相对变化超过阈值(如 10%)即触发动作距离上的开关动作。目标值依赖线圈尺寸设计,一般只能经验调得。

6. 功率应用磁芯(原 PDF 第 15~32 页)

6.1 磁芯形状与材料(第 15 页)

电力电子应用激增,芯形与材料谱系同步扩张。面向更高频率开发了 EFD 10/15/20/25/30 扁平磁芯:极矮设计、优化截面分布、优化绕组屏蔽。材料分档:≤100 kHz 标准应用用 N27、N41、N72;≤500 kHz 用 N92、N87、N88、N95、N96、N97;N49 覆盖 300 kHz~1 MHz;PC200 至 4 MHz(如 DC/DC(谐振)变换器)。

6.2 平面磁件用低矮磁芯(第 15~16 页)

平面器件相对传统绕线器件的优势:总高低;电气参数复现性出色;热性能出色;集成度高。配套低矮磁芯已入标准:IEC 63093-4(RM LP 芯)与 IEC 63093-9(ELP、EQ、ER 平面芯);共同特征是芯长大于总高与宽。设计优势:高 AL 值;芯表面/体积比高;大芯面便于贴散热片。功率应用首选材料 N87、N88、N95、N96、N97、N92、N49、PC200;高电感应用用 T38、T46。

见原 PDF 图 18(第 15 页):传统磁件 a) 与平面磁件 b) 原理对比(初级/次级布局)。

原图 18:传统与平面磁件

6.3 应用—形状/材料对照(第 16~20 页)

6.3.1 降压变换器(Step-down,第 16~17 页)

见原 PDF 图 19(第 16 页):典型电路图。

原图 19:降压电路

6.3.2 单端反激变换器(Flyback,第 17~18 页)

见原 PDF 图 20(第 17 页):典型电路图。

原图 20:反激电路

6.3.3 单端正激变换器(Forward,第 18~19 页)

见原 PDF 图 21(第 18 页):典型电路图。

原图 21:正激电路

6.3.4 推挽变换器(Push-pull,第 19~20 页)

见原 PDF 图 22(第 19 页):典型电路图。

原图 22:推挽电路

6.3.5 电子镇流器(第 20 页)

见原 PDF 图 23(第 20 页):典型电路图(荧光灯)。

原图 23:镇流器电路

6.4 开关电源变压器磁芯的选型流程(第 21 页)

§6.3 只是形状/材料粗选。实际选芯三步:①定义需求——功率容量 Ptrans 范围、SMPS 类型、脉冲频率与最大温升、最大体积;②按“功率容量”表(第 24 页起)选“可能”的形状/材料——表把形状/材料组合(及体积 V)与各变换器类型在“典型频率 ftyp”与“截止频率 fcutoff”下的功率容量关联,ftyp 是有已知应用或作为磁芯损耗基准的频率,fcutoff 以上其他材料优势开始占上风;③最终确定——对照各自 datasheet 的具体芯型与材料数据(典型曲线),考虑:体积;附件(功率骨架);无气隙芯 AL 值;气隙规格/AL 值;损耗温度谷点、居里温度 TC、饱和磁化 BS、磁偏置特性、振幅磁导率特性。datasheet 未列的组合可向 TDK 索取。

6.5 选型表:功率容量(第 22~30 页)

传输功率按下式计算(两个等匝数绕组的变压器):

$$P_{trans} = C \cdot \hat{B} \cdot f \cdot A_e \cdot A_N \cdot j \qquad \text{(式 (7),第 22 页)}$$

C 为拓扑系数:C = 1 推挽;C = 0.71 单端;C = 0.62 反激(原文 “topolgy” 为 topology 笔误)。ΔB 对应的磁芯损耗与电流密度 j 对应的铜损共同造成温升 ΔT。设两份损耗相等且 Pv ∝ B²,功率容量近似为:

$$P_{trans} \approx C \cdot \sqrt{\frac{P_F}{P_V}} \cdot \sqrt{\frac{\Delta T}{R_{th}}} \cdot \sqrt{\frac{f_{Cu}}{\rho_{Cu}}} \cdot \sqrt{\frac{A_N \cdot A_e}{l_N \cdot l_e}} \qquad \text{(式 (8),第 22 页;四项依次为 材料/热设计/绕组/几何)}$$

见原 PDF 图 24(第 24 页):热阻–磁芯有效体积曲线(R_th ∝ 1/Ve 实测簇)。

原图 24:热阻-有效体积

表:绕线变压器磁芯的 Ptrans(W,fCu = 0.4,原 PDF 第 25~29 页,五张分表经列位核对全录;一芯一格“N 材料=值”清单)

① RM/PQ/PM 芯(第 25 页)

芯型 各材料 Ptrans(W) 芯型 各材料 Ptrans(W)
RM 4 LP N49=19、N87=20、N92=18 RM 4 N49=22、N87=24、N97=31
RM 5 LP N49=29、N87=35、N92=32 RM 5 N41=9、N49=38、N87=48、N97=61
RM 6 LP N49=45、N87=56、N92=51 RM 6 N41=17、N49=64、N87=79、N97=101
RM 7 LP N49=67、N87=82、N92=75 RM 7 N41=23、N49=86、N87=107、N97=137
RM 8 LP N49=97、N87=121、N92=111 RM 8 N41=35、N49=131、N87=162、N97=207
RM 10 LP N49=173、N87=214、N92=196 RM 10 N41=63、N49=234、N87=289、N97=370
RM 12 LP N49=366、N87=453、N92=416 RM 12 N41=136、N49=503、N87=622、N97=796
RM 14 LP N49=611、N87=756、N92=694 RM 14 N41=229、N49=846、N87=1046、N97=1339
PQ 16.11 N27=27、N49=47、N87=68、N92=39、N95=45、N97=77 PQ 20/16 N27=61、N49=105、N87=153、N92=88、N95=102、N97=172
PQ 20/20 N27=74、N49=127、N87=185、N92=107、N95=123、N97=209 PQ 26/20 N27=121、N49=207、N87=302、N92=174、N95=201、N97=341
PQ 26/25 N27=150、N49=256、N87=373、N92=215、N95=248、N97=420 PQ 32/20 N27=170、N49=290、N87=423、N92=244、N95=281、N97=477
PQ 32/30 N27=256、N49=437、N87=636、N92=367、N95=424、N97=718 PQ 35/35 N27=348、N49=594、N87=866、N92=500、N95=576、N97=977
PQ 40/30 N27=359、N49=613、N87=893、N92=515、N95=595、N97=1008 PQ 40/40 N27=471、N49=804、N87=1171、N92=676、N95=780、N97=1321
PQ 50/40 N27=729、N49=1244、N87=1813、N92=1046、N95=1207、N97=2044 PQ 50/50 N27=860、N49=1468、N87=2139、N92=1234、N95=1424、N97=2413
PQ 65/60 N95=4500 PM 50/39 N27=391、N87=1742
PM 62/49 N27=673、N87=2999 PM 74/59 N27=1131、N87=5036
PM 87/70 N27=1567、N87=6982 PM 114/93 N27=2963、N87=13196

② EP/P 芯(第 26 页)

芯型 各材料 Ptrans(W) 芯型 各材料 Ptrans(W) 芯型 各材料 Ptrans(W)
EP 5 N87=2.6 EP 6 N87=2.7 EP 7 N87=13
EP 9 N92=20 EP 10 N87=25 EP 13 N87=55
EP 17 N87=114 EP 20 N87=329 P 9×5 N87=14
P 11×7 N87=25 P 14×8 N41=12、N87=62 P 18×11 N87=133
P 22×13 N87=232 P 26×16 N87=394 P 30×19 N87=613

③ E 芯(第 26~27 页)

芯型 各材料 Ptrans(W) 芯型 各材料 Ptrans(W)
E5 N27=0.3、N87=1.7、N97=1.8 E 6.3 N27=0.5、N87=2.4、N97=2.5
E 8.8 N27=1.0、N87=5.0、N97=5.2 E 10/5.5/5 N27=4.7、N87=24、N97=25
E 12.7/6/6 N27=10、N87=48、N97=50 E 13/6/6.15 N27=10、N87=49、N97=51
E 13/6.5/3.7 N27=6.0、N87=31、N97=32 E 13/7/4 N27=5.6、N87=28、N97=29
E 14/8/4 N27=9.3 E 16/6/5 N27=9.4、N87=48、N97=50
E 16/7/5 N27=13、N87=65、N97=68 E 16/8/5 N27=14、N41=13.2、N87=68、N97=71
E 16/8/8 N27=26、N87=115、N97=125 E 19/8/5 N27=17、N87=82、N97=89
E 20/9/6 N27=26、N87=118、N97=128 E 20/10/6 N27=28、N87=125、N97=136
E 20/10/11 N27=50、N87=227、N97=246 E 22/15/6 N27=44、N87=198、N97=215
E 25/13/7 N27=49、N87=221、N97=240 E 25.4/10/7 N27=43、N87=191、N97=208
E 28/10/11 N27=75、N87=338、N97=367 E 30/15/7 N27=94、N87=421、N97=458
E 32/16/9 N27=118、N87=530、N97=576 E 32/16/11 N27=132、N87=595、N97=647
E 34/14/9 N27=109、N87=489、N97=531 E 36/18/11 N27=167、N87=751、N97=816
E 40/16/12 N27=173、N72=574、N87=776、N97=843 E 42/21/15 N27=215、N87=968、N92=993、N97=1051
E 42/21/20 N27=289、N87=1299、N92=1332、N97=1411 E 47/20/16 N27=304、N87=1365、N97=1483
E 55/28/21 N27=538、N87=2419、N97=2628 E 55/28/25 N27=772、N87=3473、N97=3772
E 56/24/19 N27=537、N87=2414、N97=2622 E 65/32/27 N27=1105、N87=4971、N97=5400
E 70/33/32 N27=1431、N87=6439、N97=6993 E 80/38/20 N27=1503、N87=6761、N97=7343
E 100/60/28 N27=2640、N87=11890、N97=12945 — —

④ EEQ/EIQ/ER/EER/ETD/EFD/EV/UU/UI/U 芯(第 27~29 页)

芯型 各材料 Ptrans(W) 芯型 各材料 Ptrans(W) 芯型 各材料 Ptrans(W)
EEQ 13/2.85 N49=49、N87=43、N92=42、N97=48 EIQ 13/3.85 N49=28、N87=25、N92=24、N97=28 EEQ 20/6.3 N49=212、N87=202、N92=196、N97=220
EIQ 20/8.6 N49=145、N87=137、N92=132、N97=145 EEQ 25/8 N49=294、N87=286、N92=278、N97=310 EIQ 25/7.9 N49=182、N87=175、N92=169、N97=190
EEQ 30/8 N49=503、N87=501、N92=486、N97=540 EIQ 30/10.7 N49=360、N87=351、N92=340、N97=380 ER 9.5 N87=9
ER 11/5 N49=15、N87=14 ER 14.5/6 N49=15、N87=12、N92=11、N97=12.5 ER 18/3/10 N49=75、N87=69、N92=66、N97=76
EER 23/5/13 N49=177、N87=167、N92=162、N95=171、N97=183 EIR 23/7/13 N49=111、N87=105、N92=101、N97=114 ER 25/6/15 N49=247、N87=238、N92=230、N97=258
ER 25/9/15 N49=155、N87=147、N92=143、N97=161 ER 28/17/11 N72=290 ER 32/5/21 N49=387、N87=381、N92=370、N97=412
ER 35/20/11 N27=309、N87=1388 ER 42/22/15 N27=384、N87=1725 ER 46/17/18 N27=376
ER 49/27/17 N27=636 ER 54/18/18 N27=482、N87=2168 ETD 29/16/10 N27=96、N87=428、N97=548
ETD 34/17/11 N27=151、N87=674、N97=863 ETD 39/20/13 N27=230、N87=1023、N97=1309 ETD 44/22/15 N27=383、N87=1708、N97=2186
ETD 49/25/16 N27=594、N87=2645、N97=3385 ETD 54/28/19 N27=897、N87=3998、N97=5116 ETD 59/31/22 N27=1502、N87=6692、N97=8564
EFD 10/5/3 N49=13、N87=12、N97=12.5 EFD 15/8/5 N49=38、N87=42、N97=44 EFD 20/10/7 N49=93、N87=115、N97=119
EFD 25/13/9 N87=245、N97=266 EFD 30/15/9 N49=258、N87=319、N97=345 EV 15/9/7 N27=29、N87=119、N97=135
EV 25/13/13 N27=60、N87=248、N97=279 EV 30/16/13 N27=142、N87=588、N97=664 EV 36/19/16 N27=163、N87=678、N97=765
UU 15/22/6 N27=50 UU 17/24/7 N27=60 UU 20/32/7 N27=100
UU 25/20/13 N27=270 UI 26/22/16 N27=120、N87=530 UU 30/52/26 N27=240、N87=1060
UI 93/104/16 N27=1028、N87=4600 UU 93/152/16 N27=1413、N87=6350 UI 93/104/20 N27=1283、N87=5750
UU 93/152/20 N27=1780、N87=8000 UI 93/104/30 N27=1784、N87=7950 UU 93/152/30 N27=2874、N87=12800
U 101/76/30 N27=4400、N87=19750 UU 126/182/20 N87=16150 UI 126/119/20 N87=10850
U 141/78/30 N27=4300、N87=19300 — — — —

⑤ 平面低矮磁芯的 Ptrans(fCu = 0.1,第 30 页)——列序 N49/N87/N92/N95/N97,ftyp 依次 500/100/100/100/100 kHz:

芯型 各材料 Ptrans(W) 芯型 各材料 Ptrans(W) 芯型 各材料 Ptrans(W)
RM 4 LP N49=9.5、N87=10 RM 5 LP N49=14、N87=17.5 RM 6 LP N49=22、N87=28
RM 7 LP N49=33、N87=41 RM 8 LP N49=48、N87=60 RM 10 LP N49=86、N87=107
RM 12 LP N49=183、N87=226 RM 14 LP N49=305、N87=378 ER 9.5 N92=4.5
ER 11/5 N49=7.5、N92=7 ER 14.5/6 N49=13、N87=12、N92=11、N97=12 EILP 14 N49=12、N87=11、N92=10、N97=10
EELP 14 N49=16、N87=17、N92=16、N95=18.5、N97=16 EILP 18 N49=30、N87=37、N92=34、N97=36 EELP 18 N49=44、N87=55、N92=50、N97=59
EILP 22 N49=78、N87=96、N92=88、N97=105 EELP 22 N49=109、N87=134、N92=123、N97=146 EILP 32 N49=143、N87=177、N92=171、N95=186、N97=192
EELP 32 N49=203、N87=252、N92=244、N95=261、N97=274 EILP 38 N49=262、N87=323、N92=313、N97=352 EELP 38 N49=380、N87=470、N92=454、N97=510
EILP 43 N49=360、N87=445、N92=430、N97=482 EELP 43 N49=500、N87=619、N92=599、N95=666、N97=672 EILP 58 N87=731
EELP 58 N87=1046 EILP 64 N49=800、N87=991 EELP 64 N49=1130、N87=1397

6.6 主功率变压器芯形的热阻(第 31~32 页,全表照录,单位 K/W,压缩为“芯=Rth”清单)

7. 注意事项与警告(原 PDF 第 33~34 页)

订购代码的显示:同一产品的订购代码在 datasheet/数据书/网站/订单文件中写法可能不同——源于不同流程,不影响产品规格(详见 www.tdk-electronics.tdk.com/orderingcodes)。

8. 符号与术语(原 PDF 第 35~37 页,全表照录,压缩转录)

符号 含义(单位) 符号 含义(单位) 符号 含义(单位)
A 线圈截面积(mm²) Ae 有效磁芯截面积(mm²) AL 电感因子 AL = L/N²(nH)
AL1 规定高饱和下最小电感(nH) Amin 最小磁芯截面(mm²) AN 绕组截面积(mm²)
AR 电阻因子 AR = RCu/N²(Ω=10⁻⁶ Ω)[译注:应为 µΩ 乱码,「待核实」] B 磁通密度 RMS 值(Vs/m²,mT) ΔB 磁通密度偏差(Vs/m²,mT)
B̂ 磁通密度峰值(Vs/m²,mT) BDC 直流磁通密度(Vs/m²,mT) BR 剩磁(Vs/m²,mT)
BS 饱和磁化(Vs/m²,mT) C0 绕组电容(F) CDF 磁芯失真因子(mm⁻⁴·⁵)
DF 相对减落系数 DF = d/µi d 减落系数 Ea 激活能(J)
f 频率(s⁻¹,Hz) fcutoff 截止频率(s⁻¹,Hz) fmax 频率上限(s⁻¹,Hz)
fmin 频率下限(s⁻¹,Hz) fr 谐振频率(s⁻¹,Hz) fCu 铜填充因子
g 气隙(mm) H 磁场强度 RMS 值(A/m) Ĥ 磁场强度峰值(A/m)
HDC 直流磁场强度(A/m) Hc 矫顽场强(A/m) h 材料磁滞系数(10⁻⁶ cm/A)
h/µi² 相对磁滞系数(10⁻⁶ cm/A) I 电流 RMS 值(A) IDC 直流(A)
Î 电流峰值(A) J 极化强度(Vs/m²) k 玻尔兹曼常数(J/K)
k3 三次谐波失真 k3c 电路三次谐波失真 L 电感(H = Vs/A)
ΔL/L 相对电感变化 L0 无芯线圈电感(H) LH 主电感(H)
Lp 并联电感(H) Lrev 可逆电感(H) Ls 串联电感(H)
le 有效磁路长度(mm) lN 平均匝长(mm) N 匝数
PCu 铜(绕组)损耗(W) Ptrans 可传输功率(W) PV 比磁芯损耗(mW/g)
PF 性能因子 Q 品质因数 Q = ωL/Rs = 1/tan δL R 电阻(Ω)
RCu 铜(绕组)电阻(f=0)(Ω) Rh 磁芯磁滞损耗电阻(Ω) ΔRh Rh 变化量(Ω)
Ri 内阻(Ω) Rp 磁芯并联损耗电阻(Ω) Rs 磁芯串联损耗电阻(Ω)
Rth 热阻(K/W) RV 磁芯有效损耗电阻(Ω) s 总气隙(mm)
T 温度(℃) ΔT 温差(K) TC 居里温度(℃)
t 时间(s) tv 脉冲占空因子 tan δ 损耗因子
tan δL 线圈损耗因子 tan δr H→0 的(残余)损耗因子 tan δe 相对损耗因子
tan δh 磁滞损耗因子 tan δ/µi H→0 材料相对损耗因子 U 电压 RMS 值(V)
Û 电压峰值(V) Ve 有效磁芯体积(mm³) Z 复阻抗(Ω)
Zn 归一化阻抗 |Z|n = |Z|/(N²·(le/Ae))(Ω/mm) α 温度系数 TK(1/K) αF 材料相对温度系数(1/K)
αe 有效磁导率温度系数(1/K) εr 相对介电常数 Φ 磁通(Vs)
η 变压器效率 ηB 磁滞材料常数(mT⁻¹) ηi 磁滞磁芯常数(A⁻¹H⁻¹/²)
λs 饱和磁化下磁致伸缩 µ 相对复磁导率 µ0 真空磁导率(Vs/Am)
µa 相对振幅磁导率 µapp 相对视在磁导率 µe 相对有效磁导率
µi 相对初始磁导率 µ′p / µ″p µ 并联实部(感性)/虚部(损耗)分量 µ′s / µ″s µ 串联实部/虚部分量
µtot 静态磁化曲线导出的相对总磁导率 ρ 电阻率(Ωm⁻¹) Σl/A 磁形状因子(mm⁻¹)
τCu 直流时间常数 τCu = L/RCu = AL/AR(s) ω 角频率 ω = 2πf(s⁻¹)

(原文另注:全部尺寸单位为 mm;SMD = 表面贴装器件。)

9. 重要说明(原 PDF 第 38~39 页,逐条忠实转述)

  1. 文中产品适用性表述基于对典型要求的认知,不构成对特定客户应用适用性的约束性声明——是否适用最终由客户检验决定。
  2. 即使按规定使用,现行技术水平下元件失效仍不能完全排除;对失效可能危及人身安全的应用(事故预防/救生系统),客户须以应用设计或附加措施(保护电路、冗余)确保第三方不受伤害。
  3. 必须遵守各项警告、注意事项与产品专项说明。
  4. 部分产品可能含受管制物质,详见官网材料数据表(www.tdk-electronics.tdk.com/material)。
  5. 产品与规格可能随时更新,下单前确认现行有效;保留停产与停止供货的权利(个别协议另有约定除外)。
  6. 除非个别合同另有约定,订单适用通用供货条款。
  7. 汽车业务制造基地执行 IATF 16949;只有双方一致同意的要求才会纳入质量管理体系实施。
  8. EPCOS、SIFERRIT、CeraLink、SIOV、ThermoFuse 等为 TDK 在欧洲及其他国家注册或申请中的商标(Release 2022-07)。

译者附注(全库视角)

  1. 开关电源视角三个锚点:①§6.5 反激 ΔB ≤200 mT、f <150 kHz 与 02_反激变压器设计 §2.3“ΔB 由损耗定”互为印证——TDK 边界正是从损耗/温升反推的;②拓扑系数 C(1/0.71/0.62)是“同一磁芯反激只能传 62% 功率”的量化出处;③R_th ∝ 1/Ve 与 65 W 反激选 PQ26/ETD29 档(Rth≈29~28 K/W)可直接对表。
  2. 气隙杂散场铜损(§1.1)是反激/储能电感“气隙附近绕组发烫”的机理出处;垫片/绕组避让气隙的对策源于此。
  3. OCR/转写存疑点:①式 (4) k₃ 分式/求和精确排布按因子顺序复原,以原 PDF 第 7 页为准;②符号表 AR 单位“Ω=10⁻⁶ Ω”疑为 µΩ 乱码,「待核实」;③Ptrans 大表经字符列位核对,个别行第三值(如 RM×LP 行的 N92 列)列间距与表头不完全等宽,「待核实」以原 PDF 为准;④图 11/13/14/15/17/24 曲线内部刻度以原 PDF 为准。

上一级:电感磁件