本文重点介绍铁氧体磁芯功耗PL的影响参数及各参数之间的关系。
磁芯功耗的理论公式：
其中，PL是磁芯的整体功耗损失，Ph是磁滞损耗，Pe是涡流损耗，Pr是剩余损耗，Bm是饱和磁感应强度，KH是磁滞损耗系数，KE是涡流损耗系数，f是频率，ρ是电阻率。
在公式里可以看到，Ph是和频率成正比的，Pe是和频率的平方成正比的，而Pr同样和频率有关，但是无法归纳成数学式，他们的关系如下图：
但磁芯使用在相对较低的频率下时，如100KHz，Pr会忽略不计。这时，PL就剩Ph和Pe两个部分。
磁滞损失Ph的影响参数：
式中，μi为初始磁导率。
μi的影响参数：
http://bbs.big-bit.com/forum.php?mod=attachment&aid=NzM1MTR8MmNjNTljNGR8MTUyNTg1MzcwMnwxMDA4MjR8NDM4NTA2&noupdate=yes
式中，μ0为真空磁导率，Ms为饱和磁化强度，K1为各向异性常数，λs为磁滞伸缩系数，σ为内应力，β为常数。（数值取绝对值）
从上面两个式子中可以看到，如果想要降低Ph的话需要，同时具备K1、λs、σ无限小。其中K1和λs是和材料配方直接相关的。σ是和烧结相关的参数，包括成分分布的均匀性，晶粒尺寸的均匀性，气孔的大小及分布，晶格缺陷的多少等等。
K1的关系图：
λs的关系图：
影响μi的另外一个参数：
晶粒尺寸越大，初始磁导率越高。但由于烧结体有杂质，气孔等的影响，实际情况只能是Guillaud线。
涡流损耗Pe的影响参数：
一般认为涡流损失分成两个部分：一部分与晶粒尺寸D和电阻率ρ有关。另外一部分与磁滞损失有关。
所以降低Pe就变成在降低Ph的同时，减小烧结晶粒尺寸D和增加磁芯的电阻率ρ。
在Ph的影响因素里，我们提到增大晶粒尺寸D会降低Ph，而这一点同降低Pe的减小晶粒尺寸D是相反的。所以对于铁氧体来说，合适的晶粒尺寸才能达到最佳的磁芯损失。一般情况，功率的铁氧体应用频率在100KHz的条件，晶粒尺寸D在15μm左右相对合适。
增加磁芯的电阻率ρ需要考虑磁芯的导电性来源问题。对于铁氧体来说，其导电性主要来源就是Fe2+与Fe3+之间的电子跃迁，防止这种电子跃迁就可以有效的提高磁芯的电阻率。主流的方法有两种：1.掺杂杂质Ca、Si等，在晶界形成绝缘层，防止晶粒之前的电子跃迁。2.使用高价态离子占位，如Ti4+、Sn4+等，形成离子空位，利用空位阻断晶粒内部的电子跃迁。
剩余损耗Pr的影响因素：
磁芯应用在高频领域的时候，剩余损耗Pr的影响就体现出来了，必须考虑这部分的损耗影响。一般认为剩余损耗跟烧结的晶粒尺寸有直接关系，如下图：
在高频领域，小结晶粒径的材料在损耗上更具有优势。
总结：
设计功耗的时候，首先要从配方的角度考虑K1和λs等尽量最小化，尽可能降低Ph；然后考虑杂质的问题，提高磁芯的电阻率ρ，以降低Pe；最后考虑使用频率来确定磁芯需要的烧结晶粒尺寸D，来降低Pr。综合以上三点就可以得到最佳的功耗PL。
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(2018-05-09 16:14:26)