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巴伦磁环选择指南

2021-06-23 10:01:20

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 最近为了电台早日能通联不断的折腾天线跟巴伦,又是仿制又是自制,忙的不亦乐乎,期间也发了几次帖子。大家反响都很高,不过有不少朋友问我做巴伦的一些事,其中最多的是磁环该怎么选?今天我就把经验分享下。希望能抛砖引玉,如有不对也欢迎批评指教。

 制作巴伦用的磁环,应该选择高频的,导磁率(不要很高的)100比较合适!现在高频磁环市面比较难找。建议大家上淘宝去买,大约15元一只,不知现在还有没有。也有的火腿使用一般磁环绕制,只要芯线绞的比较紧密也能用,但频率高、功率大时会发热。MTV推荐的空心巴仑也是很好的解决办法。磁环是高频铁氧体,具有高导磁(u大)和低损耗的特点。磁芯类型一般有NXO镍锌铁氧体和MXO锰锌铁氧体两系列。大直径的高频磁环,用粗芯线也可以大功率到1000瓦以上!

    广大无线电爱好者在制作巴伦,功率合成器(分配器)时经常在选择磁环,导线等问题大伤脑筋,因为这些问题如果处理不当,必定影响效果。经常在网上看到有人抱怨,加了巴伦还不如不加……其实要从根本上解决这些问题,要从高频变压器问题解决。那就是另外一个话题了,今天暂且不讲。  

    传输线变压器的最重要的问题是传输线的的分布参数的均匀度和传输线的阻抗。好多爱好者在业余条件都是用双绞或三绞和的漆包线绕制,这样不可避免的产生不均匀性和阻抗的不确定性,势必造成插入损耗增加,平衡恶化。所以专业的传输线变压器一般使用同轴电缆绕制。使用同轴电缆的好处是显而易见的,分布参数均匀,阻抗确定。但使用同轴电缆也有一个缺点,就是普通的电缆一般较粗较硬,很难在磁环穿绕。所以,一般使用的是聚四氟乙烯同轴电缆,四氟电缆的好处是,在很细的直径可以损耗很小的传递极大的功率。且特征阻抗的规格较多,选择余地较大。

常见磁性材料一般可分为三类:

金属磁粉芯、软磁铁氧体磁芯、非晶纳米晶合金磁芯

金属磁粉芯:

是一种均匀分布气隙的金属软磁材料。由于具有相对较高的饱和磁通密度,较好的温度稳定性和机械冲击适应性,金属磁粉芯材料是制造电感类器件较为理想的材料。金属磁粉芯有细分为:

铁粉磁心:

被广泛应用于直流输出扼流、不同模式输入扼流、功率因数校正电感、连续模式反馈电感、减光线圈扼流及其他发射、射频干扰设备。

羰基铁磁粉心:具有许多优异的磁性能、高频高Q、高饱和磁通密度和高可靠性能。主要用于50kHz到500MHz的范围内保持高Q值的感性器件,在无线电和许多通讯领域中被广泛使用。

高磁通粉心:

具有优异的磁磁性能,功率损耗小,磁通密度高,在-55C~+125C温度范围内使用时,具有耐温、耐湿、抗振等高可靠性;同时,60~160的宽磁导率范围可供选择。是开关电源输出扼流圈、PFC电感及谐振电感的最佳选择,具有高的饱和磁通密度(15000高斯),特别适合在对功率密度要求高的场合工作。

铁硅铝粉心:

具有优异的磁磁性能,功率损耗小,磁通密度高,在-55C~+125C温度范围内使用时,具有耐温、耐湿、抗振等高可靠性;同时,60~160的宽磁导率范围可供选择。是开关电源输出扼流圈、PFC电感及谐振电感的最佳选择,具有较好的性能价格比。

铁镍钼粉心:

具有优异的磁磁性能,功率损耗小,磁通密度高,在-55C~+125C温度范围内使用时,具有耐温、耐湿、抗振等高可靠性;同时,60~160的宽磁导率范围可供选择。是开关电源输出扼流圈、PFC电感及谐振电感的最佳选择,具有较小的功率损耗、稳定的温度性能。

软磁铁氧体磁芯:

由镍锌、锰锌材料制成,应用于高频电感、变压器、滤波器等,是无线电中最常用的材料。

常见磁材可以依据其表面的涂封颜色或特征来快速识别

铁粉心有三种分别涂漆颜色为:(黄/白),(蓝/黄)或(绿/蓝),(灰/黄)

羰基铁涂漆颜色为:(全黄)或(蓝/白)

高磁通涂漆颜色为:(全蓝)

铁镍钼涂漆颜色为:(全灰),(清漆)

铁硅铝涂漆颜色为:(全黑)

镍锌铁氧体(NXO)不涂漆的表面粗糙,容易掉粉,颜色发灰

锰锌铁氧体(MXO)不涂漆的表面较平滑,不易掉粉,颜色深

非晶纳米晶合金多涂有全红,全蓝,全白等颜色,与上述涂封有明显区别。 

铁氧体磁环磁导率的测算:

1、测量磁环的外径D,内径d,环的高度H,单位mm。

2、用漆包线穿绕10~20圈,绕紧点,不要太松,测量其电感量L,单位为uH,电感量大点测算误差小,电感量小测算误差就会大,请根据实际需要确定穿绕的圈数N。

3、将以上数据代入下式计算出大约的磁导率u0

u0=2500*L*(D+d)/((D-d)*H*N*N)

例如:13X7X5的磁环,绕20圈,测得电感量23uH,代入上式计算

u0=2500*23*(13+7)/((13-7)*5*20*20)=1150000/12000=95.8

测算结果与磁导率100的规格最接近,确定该磁环的u0是100,注意一般u0标称误差有+-10%。

对于没有参数的磁环可以首先根据外观特征初步判断是哪种材料,再测算磁导率,就可以确定该磁环的主要规格了。

磁环的选择:

   我们平时在电子设备的电源线或信号线一端或者两端看到的磁环就是共模扼流圈。共模扼流圈能够对共模干扰电流形成较大的阻抗,而对差模信号没有影响(工作信号为差模信号),因此使用简单而不用考虑信号失真问题。并且共模扼流圈不需要接地,可以直接加到电缆上。aTJ安规与电磁兼容网

磁环的匝数选择aTJ安规与电磁兼容网

   将整束电缆穿过一个铁氧体磁环就构成了一个共模扼流圈,根据需要,也可以将电缆在磁环上面绕几匝。匝数越多,对频率较低的干扰抑制效果越好,而对频率较高的噪声抑制作用较弱。在实际工程中,要根据干扰电流的频率特点来调整磁环的匝数。通常当干扰信号的频带较宽时,可在电缆上套两个磁环,每个磁环绕不同的匝数,这样可以同时抑制高频干扰和低频干扰。从共模扼流圈作用的机理上看,其阻抗越大,对干扰抑制效果越明显。而共模扼流圈的阻抗来自共模电感Lcm=jwLcm,从公式中不难看出,对于一定频率的噪声,磁环的电感越大越好。但实际情况并非如此,因为实际的磁环上还有寄生电容,它的存在方式是与电感并联。当遇到高频干扰信号时,电容的容抗较小,将磁环的电感短路,从而使共模扼流圈失去作用。aTJ安规与电磁兼容网

磁环材料的选择aTJ安规与电磁兼容网

   根据干扰信号的频率特点可以选用镍锌铁氧体NXO或锰锌铁氧体MXO,前者的高频特性优于后者。锰锌铁氧体的磁导率在几千---上万,而镍锌铁氧体(NXO)为几百---上千。铁氧体的磁导率越高,其低频时的阻抗越大,高频时的阻抗越小。所以,在抑制高频干扰时,宜选用镍锌铁氧体;反之则用锰锌铁氧体。或在同一束电缆上同时套上锰锌和镍锌铁氧体,这样可以抑制的干扰频段较宽。aTJ安规与电磁兼容网

磁环的尺寸选择aTJ安规与电磁兼容网

磁环的内外径差值越大,纵向高度越大,其阻抗也就越大,但磁环内径一定要紧包电缆,避免漏磁。aTJ安规与电磁兼容网

磁芯类型一般有 镍锌铁氧体NXO (不涂漆的表面粗糙,容易掉粉,颜色发灰

,一般灰、棕色)和MXO(不涂漆的表面较平滑,不易掉粉,颜色深,一般黑色)两系列,MXO通常用于频率较低的场合。

镍锌铁氧体NXO材料的初始导磁率μ比较低约10-2500,使用频率从五百千赫至几百兆赫。具高电阻率,高居里温度,温度

锰锌铁氧体MXO材料的初始导磁率μ约从400-10000,使用频率从几十赫至几百千赫。用于上限频率f1低于500kHz-1MHz的情况下。超过这个频率,必须使用NiZn(镍锌NXO)材料。

经我实际制做巴伦用镍锌NiZn的60,100的三线绞合绕6-7圈即可。

    好了最后该怎么选,就看你的巴伦了。希望你在DIY的路上找到自己的快乐

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作者: 永欣电子
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