▌01 高频磁芯

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1.修改磁芯背景

环形磁芯材料作为绕制高效的电感的骨架非常方便。应用在高频大功率电路中，需要考虑到瓷材料的损耗。在 信标节能电路模块第二版本调试-无线充电-2021-3-21 实验中，用于无线电功率传输LCC补偿回路中的电感，需要使用高频磁芯绕制，可以明显减少电路的电能的损耗。在 节能无线信标Ver0：功率测试 中通过对比，确定利用 国产T94-2 环形磁铁材料绕制电感的有效性。但在 节能无线信标灯的几点补充测实验 验证了使用100guLitz线绕制4.6uH的电感，仍然在满功率的时候线圈电感的铜损依然很大。经过修改成200gu的Litz线，就降低了线圈的功耗。但对于T94-2使用200股Litz线绕制，线圈过于拥挤，所以希望通过修改成尺寸更大的环形磁芯。

^{▲ 用于实验的无线功率输出电路板，其中的电感采用了200股Litz线绕制}

2.更大尺寸环形磁芯材料

根据龙邱公司邱经理介绍， 厂家给出了淘宝上的更大的磁芯材料 。这种环形高频磁环的尺寸为： 27×14×11mm。分为进口和国产两种。

^{▲ 淘宝上的磁芯以及寄送到的环形磁芯材料}

下面是淘宝网站给出的磁芯材料的基本参数，更加详细的参数可以直接在 T106-2淘宝网站的网页 中得到。

^{▲ 铁粉磁芯T106-2材料的基本参数}

下面通过实验测量使用该磁芯绕制在 无线信标灯 功率输出部分的LCC电感（电感量4.56uH）的基本参数，以及进行电路测试的数据。

 

▌02 绕制电感

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使用国产T94-2绕制信标灯无线输出LCC补偿电感需要绕制大约23匝（包括引出线对应一匝）。下面测试使用T106-2磁芯绕制的参数。对于LCC电感计算参见 无线节能信标调试说明-2021-3-3

^{▲ T106-2磁环|左：进口磁环；右国产磁环}

1.预绕制电感

使用多股金属线绕制10匝，测量电感，作为后期绕制LCC补偿电感的依据。

^{▲ 使用多股金属线绕制10匝，测量电感}

预绕制10匝对应电感：

进口磁环：2.33uH
国产磁环：2.23uH

如果要绕制$L_0=4.56\mu H$ (详细计算参见： 无线节能信标调试说明-2021-3-3 )，则需要绕制（以进口磁环$L_1=2.33\mu H$为例）匝数$N$为：

$$N=10\cdot \sqrt{\frac{L_0}{L_1}}=10\times \sqrt{\frac{4.56}{2.33}}=13.99\approx 14$$

2.绕制LCC补偿电感

截取65cm左右的200股Litz线绕制在T106-2磁环上绕制14匝，形成电感。

^{▲ 使用200股Litz线绕制在T106-2磁环上绕制14匝}

绕14匝后的电感量：

进口磁环电感：2.992uH
国产磁环电感：2.757uH

★ 令人惊讶！ 为什么绕制之后的电感没有根据前面的计算得到所要的电感量呢？！！ 其中具体出了什么问题？现在不可得而知。下面只能在重新增加绕组重新绕制。通过测试，绕制18匝基本上磁环电感满足要求：

^{▲ 绕制18匝线圈（包括入线出线算作1匝）后的磁环电感}

饶18匝之后电感量：

进口磁环：4.878uH
国产磁环：4.514uH

说实在的，在处理环形电感过程中，给200股Litz线上锡 是一个重要过程。由于200股铜丝很强的导热性能，普通的烙铁很难快速有效对Litz线上锡。但是使用 拓尔-焊台 则非常惬意。它强劲的功率输出可以确保Litz线安全上锡。

^{▲ 给绕制线圈上锡}

下图是上锡之后的两个线圈。

^{▲ 上锡之后的两个线圈}

 

▌03 测试无线发送

将绕制的电感接入发送板，测试传输功率延迟功率传送效率。

^{▲ 将绕制的电感接入发送板}

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将前面绕制的电感接入信标节能电路模块第二版本调试-无线充电-2021-3-21发送电路，测试它们用作电能发送的效果。

1.使用国产磁环

测试结果：

电源电压：+24V
电源输出电流：3.09A
负载（10Ω）电压：23V

输入功率：Pin=24×3.09=74.16W；输出功率：$P_{out}=23^2/10=52.9W$；所以传输效率：$\eta =P_{out}/P_{in}=71.33\%$。

2.使用进口磁环

测试结果：

电源电压：+24V
电源输出电流：3.067A
负载（10Ω）电压：23.75V

输入功率：Pin=24×3.067=73.68W；输出功率：$P_{out}=23.75^2/10=56.4W$；所以传输效率：$\eta =P_{out}/P_{in}=76.5\%$。

通过对比，可以看到进口磁环的效率以及传送的功率都比国产的效果好。

 

▌实验总结

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通过测试，对于T106-2两款（国产和进口）磁环绕制的电感在 无线信标输出LCC 作为补偿电容的应用进行测试，测到如下结论：

• 绕制所需要的4.57uH左右的电感，需要使用200股Litz线绕制18匝（包括输入输出对应的一匝）
• 经过对比可以看到使用进口磁环对应的功率输出和效率率高于国产的磁环；
• 对比 节能无线信标灯的几点补充测实验 中的结果，输出效率与使用T94-2磁环的效果差不多。

踹死T106-2除了在绕制电感的时候稍微松畅一些，在电感的效率方面与T94-2差不多。

■ 相关文献链接:

• 信标节能电路模块第二版本调试-无线充电-2021-3-21
• 节能无线信标Ver0：功率测试
• 国产T94-2
• 节能无线信标灯的几点补充测实验
• 厂家给出了淘宝上的更大的磁芯材料
• 无线节能信标调试说明-2021-3-3
• 烙铁-电子工程师的画笔