高饱和是指铁硅铝磁芯在磁场强度不断增加的情况下,磁通量密度增加速度逐渐减缓,最终趋于饱和的程度。在高饱和的状态下,磁通量密度已经接近材料的最大磁通量密度,继续增加磁场强度,磁通量密度的增加会非常缓慢,几乎不再增加。
铁硅铝材料具有高饱和性能,是因为它们的磁矩分布比较均匀,形成了基本的绕组单位——区域,这些区域在一个磁场中表现为微小的磁滞环,其大小和方向是随机的,从而产生了比较宽的磁滞回线。在高饱和的状态下,这些微小的磁滞环已经基本达到了饱和磁通量密度,再增加磁场的强度,就对材料产生了较小的磁通量密度的影响。
高饱和特性是铁硅铝磁芯的重要物理特性之一,对磁性元器件的性能有着重要的影响。
首先是对磁性元器件输出的电压影响。在磁通量密度高饱和的状态下,输出的电压对磁通量密度的变化非常不敏感,导致磁性元器件的电压输出较低。
其次是对磁性元器件的热性能影响。在高饱和的状态下,磁芯的饱和磁感应强度非常高,相应的磁滞损耗也比较大,会导致铁芯发热的问题。同时,饱和磁感应强度难以预测,会给热稳定性带来不利影响。
此外,高饱和还会使温度稳定性下降,导致芯片的温度漂移变化不稳定。
铁硅铝材料的高饱和特性使其适合用于变压器、电感器、电源滤波器等电子元器件中,以实现电磁能的转换和储存功能。
在变压器的应用中,铁硅铝材料可用于实现高磁通密度、高效率的变压器设计。在电源滤波器的应用中,铁芯的高饱和性能可用于提高电源滤波器的性能,实现高效、稳定的电源输出。
为了克服高饱和带来的不利影响,需要寻找相应的改善方法。
一种方法是使用低饱和/非饱和的铁芯材料,例如铁氧体材料,但其材料的磁滞损耗和损耗角正切等方面性能不如铁硅铝材料。
另一种方法是通过设计和优化磁路,将铁芯的高饱和特性合理利用。例如,通过控制电感线性段的宽度,尽量使高饱和发生在线性段内部,避免高饱和状态的持续时间,减少饱和带来的错误输出。