磁飽和簡介

　　磁飽和是一種磁性材料的物理特性，磁飽和產生后，在有些場合是有害的，但有些場合有時有益的。比方磁飽和穩(wěn)壓器，就是利用鐵心的磁飽和特性達到穩(wěn)定電壓的目的的。電源變壓器，如果加上的電壓大大超過額定電壓，則電流劇增，變壓器很快就會發(fā)熱燒毀。

　　假定有一個電磁鐵，通上一個單位電流的時候，產生的磁場感應強度是1，電流增加到2的時候，磁感應強度會增加到2.3，電流是5的時候，磁感應強度是7，但是電流到6的時候，磁感應強度還是7，如果進一步增加電流，磁感應強度都是7不再增加了，這時就說，電磁鐵產生了磁飽和。

　　有磁芯的電感器有磁飽和問題，在電感器中加鐵氧體或其他導磁材料的磁芯，可以利用其高導磁率的特點，增大電感量減少匝數減小體積和提高效率。但是由于導磁材料物理結構的限制，通過的磁通量是不可以無限增大。通過一定體積導磁材料的磁通量大到一定數量將不再增加，不管你再增加電流或匝數，就達到磁飽和了。尤其在有直流電流的回路中，如果其直流電流已經使磁芯飽和，電流中的交流分量將不能再引起磁通量的變化。電感器就失去了作用。

　　什么是磁飽和現象

　　從微觀層面上講，鐵磁材料之所以能夠帶上磁性，是因為其內部具有無數的磁疇，磁疇是鐵磁材料內部一片片微小的空間區(qū)域中，由原子陣列組成的整體磁矩，每一片空間區(qū)域中原子陣列組成的磁矩代表一個磁疇，但是這些磁疇之間磁矩方向不統(tǒng)一，所以在沒有外磁場的作用時，不同方向的磁疇磁性相互抵消，此時從宏觀上看鐵磁材料不帶磁性。當外加磁場時，材料內部的無數磁疇由于受到外磁場影響，方向變得統(tǒng)一，宏觀上就顯出磁性。外磁場越強，材料內部被統(tǒng)一方向的磁疇越多，此時材料的磁化強度越強，宏觀上對外表現出磁性越強。但是，這不是無休止的，當外加磁場強度增大到一定值時，材料的磁化強度就不再增加，因為內部磁疇基本上已被統(tǒng)一方向，此時就稱該材料達到了飽和磁化強度，其對外的宏觀磁性也就飽和了，你再增大外磁場也不會增強該材料的磁性了。反之，在沒達到飽和時，都是非飽和狀態(tài)。

　　變壓器產生磁飽和原因

　　通常是因為繞組中流過很大直流分量，特別是脈沖寬度調節(jié)不當時，極易引起鐵芯（磁芯）飽和，采取辦法是在鐵芯舌間墊適當厚度非磁絕緣物，往往是紙片，以增加磁回路磁阻，減緩鐵芯飽和速度，使開關電源變壓器獲得良好線性。磁性元件（變壓器飽和）熱飽和（超居里溫度）、磁通飽和（設計的Bm取值太高）、壓飽和（輸入電壓太高超出規(guī)定值）、過載飽和（超負荷）、開關電源變壓器反激式氣隙太小而造成開關電源變壓器飽和如果直流成分過高，造成偏磁，不能夠沿著磁滯回線回到初始狀態(tài)，所以累積，飽和，磁通密度急遽下降，變壓器掛掉。磁通密度過低，不能夠承受過高的直流分量，同上，變壓器掛掉。為什么直流分量過大？在PWM波形中，進行傅立葉分解時，可以發(fā)現有很重的直流分量。理論上，這種直流分量越少越好。

　　磁飽和后對電路的影響

　　磁飽和后對電路的影響電感分為線性電感和非線性電感：

　　非線性電感。：用導磁材料做芯的電感才會磁飽和。電感值會隨著電流的增大而增大，而磁飽和后電感值大小隨電流的增加變化變得很小，趨于一定值。這樣的電感是非線性電感。

　　線性電感：無導磁材料的電感，比如空心線圈，它的電感是一定值，這樣的電感不存在磁飽和現象，屬于線性電感。

　　磁飽和就現象就如往一杯水中不斷加入糖，糖被水溶解，但是糖過多時，水再也不能將繼續(xù)加入的糖溶解，也就是這杯水達到了所能溶解的最多的糖后，我們說這杯水中的糖已經“飽和”。同樣，電流產生磁場，電感中，電流增加，磁場強度也增加，但增加不是無限制的，當電感中的導磁體內磁場達到某一水平時，電流的增加不能再使磁場強度增加，這時，認為此電感達到“磁飽和”，而使電感達到磁飽和時的電流強度，被認為是該電感的飽和電流。一般來說，電感器工作電流超過飽和電流，或導磁體（如變壓器鐵心）導磁率太低，體積不夠（磁力線密度太大），都容易造成磁飽和。

　　簡單的講，如果一個鐵心線圈加上電流，隨著電流加大，產生的磁場也會加強，當電流達到一定程度之后，產生的磁場不再繼續(xù)加強，此時鐵心線圈就進入到飽和區(qū)，鐵心處于飽和狀態(tài)。E8z）U如果一個變壓器初級通過的電流已經讓鐵心飽和，從能量傳遞的角度看，初級的能量不可能傳遞到次級；同樣道理，如果是一個線圈，在飽和狀態(tài)自感作用將會大大減少甚至消失，電感作用的減少或消失，剩下的就是線圈的直流電阻，通過的電流當然就會增大導致連接的器件過流損壞。

　　當然，如果巧妙的利用這一特性，當與其他元件或電路組合之后，選取電流磁場曲線的某一區(qū)域，就可以成功的用來完成特定的電路任務。簡單舉一個例子，兩個鐵心線圈串聯(lián)，一個設計在臨界飽和區(qū)域，一個遠離飽和點，在兩端加上交流電，當這個電壓變化時，遠離飽和點的線圈兩端電壓隨著交流電的變化而變化，臨界飽和的那只線圈就不是這樣了，分析一下就可以知道了當電感的磁飽和后，電感量急劇下降，可以控制二次輸出的大小，例如：磁放大器是利用可控飽和電感導通延時的物理特性，控制開關電源的占空比和輸出功率。該開關特性受輸出電路反饋信號的控制，即利用磁芯的開關功能，通過弱信號來實現電壓脈沖脈寬控制以達到輸出電壓的穩(wěn)定。在可控飽和電感上加上適當的采樣和控制器件，調節(jié)其導通延時的時間，就可以構成最常見的磁放大器穩(wěn)壓電路。