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非晶磁环的高频响应

发布时间：

2023-09-09

非晶磁环的高频响应

为了获取高频和快脉冲条件下铁基非晶磁芯的重要特性参数，对三种国产铁基非晶磁环的高频响应和快脉冲响应特性进行了实验研究。通过１∶１变压器测试回路发现，在１～２０ＭＨｚ等振幅正弦源信号作用下，磁芯响应信号幅度损失率从０陡增至５０％～６０％，当源信号频率继续增大时，响应信号幅度损失率维持在５０％～６０％。对磁芯快前沿脉冲响应特性进行频谱分析和实验研究的结果表明：受高频涡流损耗影响，磁芯对脉宽小于３０ｎｓ时的方波信号的幅度和平顶响应较差；源信号脉宽大于１００ｎｓ时，响应信号基本可与源信号重合，且最短前沿响应时间为１０ｎｓ。给出了２０Ｈｚ～１ＭＨｚ周期信号作用下，磁芯相对磁导率随频率的变化曲线。最后给出了在ｎｓ级快前沿脉冲作用下，磁芯脉冲磁导率的估算方法和测量结果。

采用铁基非晶合金制成的磁环具有饱和磁感应强度高、高频响应和快脉冲响应特性好、导磁性能优良、磁芯损耗小、温度稳定性和耐油性能好等诸多优良特性，因而广泛应用于脉冲变压器、磁开关和直线感应变压器（ＬＴＤ）等脉冲功率技术领域。高频响应和快脉冲响应性能、快脉冲和高重频条件下的导磁性能是影响磁芯及相关器件性能的关键因素。给出了ＬＴＤ用非晶磁芯对脉宽分别为４００，１００和４０ｎｓ的脉冲信号的响应信号。

研究了２００ｋＶ级高压下，铁基非晶磁芯对脉宽为７２和６０ｎｓ脉冲的响应特性。铁基非晶磁环的相对磁导率由磁滞回线决定，但也受温度和工作频率的影响。Ｐ．Ｋｗａｐｕｌｉｎｓｋｉ等研究了不同成分的铁基非晶材料的磁特性随温度的变化关系。给出了磁芯最大脉冲磁导率的估算公式。但是，关于铁基非晶磁芯对高频（＞１０ＭＨｚ）周期信号和短脉冲（＜１００ｎｓ）信号的响应特性，研究报道很少。对于磁芯相对磁导率对周期信号频率的变化关系，以及快脉冲磁导率与脉冲前沿和宽度的关系，也很少有人研究。本文主要基于快脉冲变压器（谐振周期小于１μｓ）和ｎｓ级磁开关对铁基非晶磁芯的特殊应用需求，对几种国产铁基非晶磁芯的高频响应特性和短脉冲前沿响应特性进行了研究。并在周期信号驱动下，对磁芯相对磁导率与频率的变化关系进行了分析，给出了ｎｓ级快前沿脉冲作用下，磁芯的等效相对磁导率的估算方法。

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