如何選用電子鎮流器磁性材料

   隨著科技高速的發展，電子鎮流器在節能燈中應用非常廣泛。例如：霓虹燈在各大商場里得到廣泛的應用，為提高它的質量，其中電子式鎮流器是一個核心部件，因此磁心組件選擇必須符合電子式鎮流器的特點和要求。

1 外觀構造形狀

電子式鎮流器中的磁心部件包括電感器與脈沖變壓器兩大類，所以必須合理選擇它的磁心組件。經常用于脈沖變壓器的磁心結構為環形較多些，常用規格如：T12*6*4，T9*5*3，10*6*4，T8*4*4等等； 在半橋電路中當選用MOSFET管作開關時，磁環的內徑要稍大些，以能纏繞足夠的圈數以得到足夠的電壓來驅動柵極。EMI濾波電感、PFC升壓電感以及阻流器所用的磁心主要采用UU，EE，EI，PQ 等，適用35~100W電子式鎮流器使用的磁心型號較多，如EE19/16，E25，EF20，EF25，PQ26/20等等。當今國內已有很多家合資或獨資生產磁心材料的企業，品種型號也比較繁雜。在選用磁心時，應把磁心的結構與材料的材質結合在一起考慮。規格型號相同但材質不同的磁心，其特性差異相當大。當磁心材料材質選定之后，結構尺寸的大小則由燈管功率及電感值等參數來決定。

2 磁心材料材質的選擇

不同的磁性材料有著不同的特性和不同的適用范圍。大體上軟磁鐵氧體可分為：錳鋅鐵氧體，鎳鋅鐵氧體，非晶及合金類，通常適用開關電源的軟磁鐵氧體有PC40，PC30，PC44等。由于鎳鋅鐵氧體材料初始磁導率較低（一般μi<1000）但是它的居里溫度較高，工作頻率0.1MHz以上。如FERRITE KING的FK1 TC達400℃，工作頻率達10-150MHz，而μi僅為10-20；相反N10J材料的μi達10000，但是TC約120℃，工作頻率也較低僅為100KHz，即使同是錳鋅（Mn-Zn）的材料，不同的材質其性能也是相差很大，如表1列出了幾種常用錳鋅鐵氧體標準電氣特性。

當電子鎮流器采用雙極型晶體管作為開關時，工作頻率達到55KHz；當采用MOSFET管作為開關時，工作頻率最高可達150 KHz，絕大多數磁心材料都可以達到電子鎮流器的要求，電子鎮流器磁心材料的選擇應重點考慮對磁心材料下列幾點方面的要求：

(1)居里溫度TC應足夠高。因為電子鎮流器特別是熒光燈罩殼內溫度常達到80℃以上，磁心本身溫度可在90℃以上，如果磁心的居里溫度偏低，必然會使磁心自身的溫度接近居里溫度，導致初始磁導率μi、飽和磁通密度BS和電感值急劇下降及燈管的功率的猛增，致使電子鎮流器壽命縮短，因此為確保電子鎮流器罩殼內的溫度遠遠低于磁心的居里溫度，最好選用居里溫度TC>180℃的磁心材料。

(2)磁心的初始磁導率μi應適中。磁心的初始導率μi有許多規格，從100~10000以上，對磁心組件初始磁導率的選取，必須滿足居里溫度TC的要求，一般磁導率μi在4000以上的材料，其居里溫度大多低于150℃，甚至低于130℃，而磁導率μi低于3000的材料居里溫度一般可達到180℃以上。因此選用μi2000~3000的磁心制作阻流圈等電感器是比較合適的。而對于脈沖變壓器磁環自身發熱較少，環境溫度一般會達到90℃，因而磁環的居里溫度適當可以低些，磁導率盡可能要高些，以獲得足夠高的驅動信號以能推動晶體管迅速達到飽和。同時初始磁導率μi高些還可以減小繞組圈數，從而減小漏感和分布電容,有利于改善驅動信號波形。

(3)電阻率ρ應比較高。當工作頻率一定時，磁心材料的渦流損耗與電阻率成比反。為降低磁心組件的損耗，宜選用電阻率ρ高一些的磁心。磁心材料的電阻率大多在0.15~108Ω.m 之間，其中錳鋅鐵氧體材料的電阻率ρ一般在0.1~100Ω.m 之間。選用磁心材料的電阻率并非越高越好，而必須兼顧材料的其它特性。如鎳鋅N3L材料ρ雖然達到1*107Ω.m，但居里溫度太低(TC100℃)，這樣的材料是不適合在電子鎮流器中使用的，對于表1中幾種材質的錳鋅鐵氧體材料當只考慮到μi，TC，BS幾個參數指標要求時，N2J，N3J材質都可以選用，材料的電阻率最高（p6.5Ω.m）因而有較小的功率損耗。

(4)合適的溫度系數。 電子鎮流器中不同用途的磁性組件中要求有不同的溫度系數，對于脈沖變壓器磁環，要求具有負溫度系數，亦即其磁導率或線圈電感量隨溫度升高而下降。在從室溫到100℃變化時，功率開關晶體管的電流增益Hef隨溫度升高約增加10%~15%，集電極電流也隨著增大。在此溫度范圍內只要磁環具有負溫度系數的磁導率，剛好與晶體管Hef的正溫度系數相抵消或大部份抵消，基本上保持平衡，從而則可保證電子鎮流器穩定工作。

EMI濾波器中電感器的磁心組件，磁心線圈電感量受溫升影響應盡可能小些，使L-T特性曲線在總體保持平直，否則，如果電感值隨溫度升高變化比較大，那么在室溫下已調試好的濾波效果也就會變差。

高頻扼流圈磁心，其磁導率μi最好具有正溫度系數，也就是說扼流圈的電感隨著溫度升高而增加，從而節能燈的功率隨溫度升高而減少，R2K的材料就具有這種溫度特性。毫無疑問，不論是扼流圈還是APFC升壓電感都最好選用負溫度系數的磁心。像μi R2.5k材料其功耗從25℃到80℃隨著溫度升高而減小，并且在80℃左右功耗最小，這類材料就比較符合要求。

對于磁性材料溫度系數即使不能完全滿意，至少應能保證電感量和功耗等參數隨溫度升高變化量盡可能小一些。

(5)飽和磁通密度BS與磁滯回線。電子鎮流器中磁性組件應具有較高的飽和磁通密度，一般要求BS ：450-550mT，以保證脈沖變壓器有足夠的驅動功率，防止高頻扼流圈或升壓電感因易進入磁飽和而溫升加劇，若BS值選取過低就不能保證足夠高的居里溫度。

由于磁心的磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比，所以磁滯回線比較狹小的磁心對降低功耗是有利的，脈沖變壓器磁環必須具有近似矩形的磁滯回線，為保證在半橋逆變器的兩個晶體管能產生對稱的電流波形，要求磁環磁滯回線有較好的對稱性。

(6)磁心組件的測試，篩選和分檔。由于磁性組件出爐一段時間內參數退化與衰減是比較嚴重的，如果馬上安裝在電子鎮流器，在過段時間之后就有可能不能正常工作。一般在磁心出爐一個月內其自然減落比規格書的減落系數要大得多。只要保證磁心組件有不少于一個月的出爐存放時間，再對其進行測試分檔，參數退化就較小。磁性組件在受震動，沖擊和壓擠之后也會引起特性參數的減落，所以對測試分檔好后的磁心應避免加壓，沖擊和跌落，在搬運和組裝過程中應輕拿輕放。

當今國產磁心的一致性較差，同一家同一批生產批次的產品，參數的離散也較大。因此對磁心必須進行100%檢測篩選和分檔。例如一個脈沖變壓器磁環，在批量生產中如不進行檢測篩選和分檔就裝機使用，有的電子鎮流器則不能產生振蕩，有的雖然可以啟動但很快就會出現故障。由于批量生產中磁心線圈數是固定的，因而對磁心的測試篩選和分檔工作是不可少的環節。