磁性材料以及變壓器的設(shè)計(jì)，主要說三種，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)用于不同場合，其中硅鋼片主要用于工頻變壓器，因?yàn)閁值在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，主要用于小信號耦合傳輸。比如驅(qū)動(dòng)信號以及電壓電流采樣。這種材料主要繞幾匝就能滿足感量要求以及合適的激勵(lì)電流。

　　說說變壓器的設(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。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=kμN(yùn)I=k(μN(yùn)UT)/(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。線徑確定后就開始選擇磁環(huán)大小。根據(jù)磁環(huán)大小來得到一個(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：

　　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。

　?、傧嗤螤頛相同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)。

　　對于BUCK電路，磁環(huán)上的繞線純粹是充當(dāng)電感，所以流過多少就是多少激勵(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