隨著科技的飛速發(fā)展，功率變換器正朝著高頻、高效、高功率密度的方向大步邁進(jìn)，這使得對(duì)磁性元器件磁特性進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量與精確計(jì)算成為了磁性元器件行業(yè)發(fā)展進(jìn)程中亟待攻克的關(guān)鍵課題。而在這其中，正弦波激勵(lì)源扮演著極為重要的角色，它貫穿于整個(gè)磁特性研究的諸多環(huán)節(jié)。

本文將結(jié)合福州大學(xué)汪晶慧教授的公開(kāi)演講內(nèi)容，深入剖析以正弦波為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)在測(cè)量與計(jì)算過(guò)程中遭遇的重重挑戰(zhàn)，同時(shí)詳細(xì)闡述引入方波作為標(biāo)準(zhǔn)波后為解決這些難題所帶來(lái)的創(chuàng)新性解決方案，旨在為磁性元器件行業(yè)相關(guān)從業(yè)者提供全面且深入的技術(shù)參考。

福州大學(xué)汪晶慧教授

一、正弦波“遇阻”：測(cè)量與計(jì)算的雙重困境

在研究磁性元器件磁特性的領(lǐng)域，正弦波激勵(lì)源的應(yīng)用廣泛且基礎(chǔ)，它是眾多理論與實(shí)踐的基石。正弦波是一種按正弦函數(shù)規(guī)律變化的周期性交流信號(hào)，其在電子領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在磁性元件測(cè)量中也長(zhǎng)期占據(jù)重要地位。而正弦波激勵(lì)源，作為產(chǎn)生正弦波的關(guān)鍵源頭，更是重中之重。

在深入探討正弦波在磁性元器件磁特性測(cè)量與計(jì)算中所面臨的問(wèn)題前，先讓我們了解一下正弦波激勵(lì)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

(一)正弦波激勵(lì)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在磁芯數(shù)據(jù)手冊(cè)中，所呈現(xiàn)的 BH 曲線、磁芯損耗、溫度曲線、直流特性以及磁導(dǎo)率等一系列磁特性參數(shù)，大多是以正弦波激勵(lì)源激磁為基礎(chǔ)獲取的?？梢哉f(shuō)，正弦波激勵(lì)源是這些參數(shù)誕生的 “搖籃”，沒(méi)有它，很多磁特性數(shù)據(jù)將無(wú)從談起。

正弦波激勵(lì)源之所以被廣泛采用，是因?yàn)槠鋽?shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，易于分析和計(jì)算。且正弦波激勵(lì)源實(shí)現(xiàn)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)便，并且具備良好的可重復(fù)性，因此在磁芯材料表征特性的過(guò)程中，成為了一個(gè)被廣泛采用的重要參考標(biāo)準(zhǔn)。

在國(guó)際電工委員會(huì)制定的 IEC63300 標(biāo)準(zhǔn)里，對(duì)正弦波激勵(lì)源的幅值、頻率以及總諧波分量等關(guān)鍵指標(biāo)都作出了明確且細(xì)致的規(guī)范。這充分體現(xiàn)了正弦波激勵(lì)源在行業(yè)規(guī)范中的關(guān)鍵地位，它必須按照嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，才能保障后續(xù)磁特性研究的準(zhǔn)確性。

按照該標(biāo)準(zhǔn)要求，正弦波激勵(lì)源的幅值和頻率需控制在 ±0.1% 的誤差范圍內(nèi)，同時(shí)正弦波激勵(lì)源的總諧波分量應(yīng)保持在 1% 以內(nèi)，在這樣的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定下，獲取符合要求的正弦波激勵(lì)源并非難事。但實(shí)際操作中，環(huán)境因素諸如溫度、濕度以及電磁干擾等，都會(huì)給正弦波激勵(lì)源的穩(wěn)定性帶來(lái)挑戰(zhàn)，稍有不慎就可能導(dǎo)致其偏離標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境以及工業(yè)生產(chǎn)中，通常借助小信號(hào)發(fā)生器搭配功率放大器來(lái)產(chǎn)生正弦波激勵(lì)源，市場(chǎng)上無(wú)論是國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口的此類設(shè)備都種類繁多，為以正弦波激勵(lì)源進(jìn)行磁芯特性測(cè)試提供了便利條件。這也使得正弦波激勵(lì)源在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中有了堅(jiān)實(shí)的硬件支撐，得以廣泛發(fā)揮作用。

然而，看似便利的正弦波激勵(lì)源在實(shí)際測(cè)量和計(jì)算中，卻隱藏著諸多問(wèn)題。這讓科研人員不得不重新審視正弦波激勵(lì)源的每一個(gè)應(yīng)用細(xì)節(jié)，從信號(hào)發(fā)生到傳輸線路，任何一處與正弦波激勵(lì)源相關(guān)的環(huán)節(jié)都可能是問(wèn)題的根源。下面，我們就來(lái)看看正弦波激勵(lì)源磁心損耗測(cè)量存在哪些難題。

(二)正弦波激勵(lì)源磁心損耗測(cè)量難題

在實(shí)際測(cè)量磁芯損耗時(shí)，交流功率法是一種應(yīng)用較為廣泛的測(cè)量手段。該方法通常采用雙繞組結(jié)構(gòu)的被測(cè)磁性元器件，通過(guò)對(duì)副邊電壓和原邊電流的測(cè)量，進(jìn)而計(jì)算獲取磁芯損耗。然而，在運(yùn)用交流功率法開(kāi)展測(cè)量工作的過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)一定程度的誤差，這些誤差主要源自以下三個(gè)方面：

其一，電壓與電流有效值的測(cè)量誤差。隨著現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步以及測(cè)量?jī)x器精度的逐步提升，這一部分誤差在當(dāng)前已得到了較好的控制，其對(duì)整體測(cè)量結(jié)果的影響相對(duì)較小。

其二，測(cè)量精度對(duì)采樣電壓和電流之間的相位差誤差表現(xiàn)出極高的敏感度。在正弦波激勵(lì)源電路中，電壓和電流的相位關(guān)系本應(yīng)遵循一定規(guī)律，但實(shí)際情況卻更為復(fù)雜。當(dāng)針對(duì)阻抗角趨近于 90° 的磁粉心進(jìn)行磁心損耗測(cè)量時(shí)，這種相位差所引發(fā)的測(cè)量誤差會(huì)顯著增大。造成相位差誤差的因素較為復(fù)雜，主要涵蓋兩個(gè)層面：

被測(cè)磁性元器件寄生參數(shù)(阻抗角)

一方面，采樣儀器在工作過(guò)程中存在不同步性，這使得在采集電壓與電流信號(hào)時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)同步，進(jìn)而不可避免地引入相位偏差。另一方面，電流采樣環(huán)節(jié)所涉及的寄生參數(shù)問(wèn)題也是導(dǎo)致相位差誤差的重要原因。

在實(shí)際電路中，電流采樣往往會(huì)受到寄生電容、寄生電感等參數(shù)的影響，這些寄生參數(shù)會(huì)改變電流信號(hào)的相位，使得測(cè)量得到的電流與實(shí)際電流之間存在相位差。此外，被測(cè)磁性元器件自身的材質(zhì)特性以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)所附帶的寄生參數(shù)，同樣會(huì)成為相位差誤差的一個(gè)來(lái)源，進(jìn)一步增加了測(cè)量結(jié)果的不確定性。

其三，實(shí)際測(cè)量環(huán)境中，諸多寄生參數(shù)相互交織、彼此影響，極大地增加了精準(zhǔn)測(cè)量磁芯損耗的難度。由于受到各種寄生參數(shù)的干擾，測(cè)量人員僅能獲取到受到寄生參數(shù) “污染” 的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)無(wú)法純粹地反映磁芯真實(shí)的工作參數(shù)，這無(wú)疑給后續(xù)的數(shù)據(jù)計(jì)算與分析工作帶來(lái)了極大的阻礙。

例如，在高頻電路中，漏感、等效電阻以及匝間電容等寄生參數(shù)的影響尤為顯著，它們會(huì)使測(cè)量得到的電壓和電流信號(hào)發(fā)生畸變，從而導(dǎo)致磁芯損耗的測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。這種情況在測(cè)量阻抗角接近于 90 度的磁粉芯以及頻率超過(guò)兆赫茲的鐵氧體磁芯時(shí)表現(xiàn)得更為突出，測(cè)量誤差會(huì)變得非常大。

除了正弦波測(cè)量誤差這一難題外，正弦波激勵(lì)源的容量也成為了正弦波激勵(lì)源在實(shí)際應(yīng)用中的一大制約因素。

(三)正弦波激勵(lì)源容量的限制

以標(biāo)準(zhǔn)環(huán)鐵氧體為例，在測(cè)量其磁芯特性時(shí)，所需正弦波激勵(lì)源與多個(gè)因素密切相關(guān)，具體而言，它與頻率、磁通密度峰值 Bm、磁芯體積成正比，而與相對(duì)磁導(dǎo)率 μr 成反比。

為了更直觀地展示這一關(guān)系，研究人員制作了不同頻率下鐵氧體和磁粉芯的激勵(lì)源容量計(jì)算表格。

從表格數(shù)據(jù)可以清晰地看出，當(dāng)頻率升高或者磁通密度峰值增大時(shí)，所需的正弦波激勵(lì)源容量會(huì)急劇增加。例如，當(dāng) f=100KHz，在測(cè)量 0.8T 的磁粉芯時(shí)，所需的激勵(lì)源容量高達(dá) 26670VA;

而當(dāng) f=1MHz，測(cè)量 0.1T 的鐵氧體磁芯時(shí)，所需正弦波激勵(lì)源為 1083VA，當(dāng)頻率進(jìn)一步提升到 3MHz 時(shí)，所需容量更是達(dá)到 3250VA。

然而，當(dāng)前市面上常用的功率放大器，如 ar 品牌的產(chǎn)品其正弦波激勵(lì)源容量?jī)H為 600VA，NF 品牌的功率放大器正弦波激勵(lì)源容量為 200VA，這些設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足高頻、大容量正弦波激勵(lì)源的需求，這就使得在實(shí)際測(cè)量工作中面臨正弦波激勵(lì)源容量不足的困境，嚴(yán)重限制了對(duì)一些高性能磁性元件磁芯特性的準(zhǔn)確測(cè)量?？梢哉f(shuō)，正弦波激勵(lì)源容量的瓶頸，已經(jīng)成為阻礙磁芯特性深入研究的一大 “攔路虎”。

在計(jì)算磁芯損耗方面，正弦波激勵(lì)源同樣面臨著困境。

(四)正弦波激勵(lì)源磁芯損耗計(jì)算模型的困境

在計(jì)算磁性元器件磁芯損耗方面，目前常用的方法是基于正弦波激勵(lì)源來(lái)獲取磁芯損耗數(shù)據(jù)。正弦波激勵(lì)源在這里就像是一把 “鑰匙”，開(kāi)啟了磁芯損耗計(jì)算的大門(mén)，但這把 “鑰匙” 并非萬(wàn)能。

在正弦波激勵(lì)源下，磁芯內(nèi)部的磁疇運(yùn)動(dòng)遵循特定規(guī)律，其損耗與正弦波激勵(lì)源的頻率、幅值等參數(shù)相關(guān)。基于此，形成了一系列以正弦波激勵(lì)源為基礎(chǔ)的磁芯損耗計(jì)算方法。

在功率變換器中，實(shí)際的激勵(lì)波形大多為 PWM 波，而我們通常利用正弦波激勵(lì)源的磁芯損耗計(jì)算模型來(lái)推算 PWM 波的磁芯損耗。

其中，Steinmetz(SE)方程是最常用的正弦波激勵(lì)源磁芯損耗計(jì)算模型。但該方程僅適用于正弦波激勵(lì)源的情況，對(duì)于 PWM 波并不適用。

為了解決這一問(wèn)題，眾多學(xué)者展開(kāi)了深入研究，提出了一系列拓展 SE 方程使用范圍的公式，如 MSE、GSE、EEL、WcSE 和 IGSE 等。但這些改進(jìn)措施終究是在正弦波激勵(lì)源基礎(chǔ)框架上的修補(bǔ)，難以從根本上突破正弦波激勵(lì)源固有局限帶來(lái)的困境。這些模型在計(jì)算不對(duì)稱 PWM 波激磁的磁心損耗時(shí)，通常將其等效為系數(shù)與相同頻率的冪和相同磁通密度的冪的乘積形式，并且系數(shù)均與 α 相關(guān)。

通過(guò)對(duì)這些模型的研究分析，我們發(fā)現(xiàn) β 對(duì)磁芯損耗的計(jì)算影響相對(duì)較小，而 α 對(duì)磁心損耗的計(jì)算影響較大。

隨后，研究人員分別對(duì)兩款不同的材料進(jìn)行了損耗計(jì)算。當(dāng)對(duì)磁粉芯進(jìn)行計(jì)算時(shí)，在 f=35kHz 的條件下，利用 SE 公式擬合 α 和 β 的數(shù)值，得到 α=0.902，這一結(jié)果與我們常規(guī)認(rèn)知中 α 值在 1 - 2 之間的范圍不符。

這主要是由于隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，磁性材料的種類日益繁多，不同材料的特性差異較大，導(dǎo)致在運(yùn)用現(xiàn)有公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，結(jié)果可能會(huì)與傳統(tǒng)認(rèn)知相悖。此外，按照理論公式，損耗應(yīng)該與頻率和磁通密度成正比，但實(shí)際計(jì)算出來(lái)的結(jié)果卻與之相反。

對(duì)于另一款鐵氧體軟磁材料，同樣采用上述方法進(jìn)行計(jì)算，雖然其 α 數(shù)值處于常規(guī)認(rèn)識(shí)的 1 - 2 之間，但利用不同的模型計(jì)算出來(lái)的磁芯損耗卻完全不同。

這一現(xiàn)象充分表明，盡管當(dāng)前針對(duì)磁芯損耗計(jì)算已經(jīng)提出了眾多模型，但這些模型的精度仍有待進(jìn)一步驗(yàn)證。如果繼續(xù)基于正弦波激勵(lì)源來(lái)計(jì)算 PWM 波磁芯損耗，將會(huì)面臨諸多難以克服的挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響對(duì)磁性元器件性能的準(zhǔn)確評(píng)估。

面對(duì)正弦波激勵(lì)源在測(cè)量與計(jì)算過(guò)程中遭遇的重重困境，有沒(méi)有更好的解決辦法呢?答案是肯定的，那就是方波。接下來(lái)，我們就一起看看方波是如何 “救場(chǎng)” 的。

二、方波“救場(chǎng)”：測(cè)量方法的創(chuàng)新突破

(一)方波激勵(lì)源的提供方式

考慮到功率變換器中諸如 Buck 電路、Boost 電路、移相全橋電路等磁性元器件電壓波形均呈現(xiàn)為方波這一特點(diǎn)，以方波作為基準(zhǔn)波來(lái)進(jìn)行磁性元器件磁特性測(cè)量與計(jì)算的設(shè)想應(yīng)運(yùn)而生。

在實(shí)現(xiàn)方波激勵(lì)源的過(guò)程中，主要存在兩種可行的方式。

第一種方式是延續(xù)正弦波激勵(lì)源的產(chǎn)生思路，采用小信號(hào)源和功率放大器的組合形式來(lái)產(chǎn)生方波激勵(lì)。不過(guò)，這種借鑒正弦波激勵(lì)源產(chǎn)生方式的做法，存在明顯的弊端。

一方面，其成本相對(duì)較高，對(duì)于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)和廣泛的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用來(lái)說(shuō)，會(huì)增加較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān);另一方面，該方式所能提供的激勵(lì)源容量有限，難以滿足一些對(duì)激勵(lì)源容量要求較高的磁性元件測(cè)試需求。

第二種方式則是采用逆變電路來(lái)產(chǎn)生方波激勵(lì)。在逆變電路中，開(kāi)關(guān)管的容量決定了被測(cè)磁性元器件所需的激勵(lì)容量。

與第一種方式相比，這種方法具有成本較低的優(yōu)勢(shì)，能夠在一定程度上降低測(cè)試成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，逆變電路的靈活性較高，可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)電路參數(shù)和控制策略，滿足不同磁性元器件對(duì)激勵(lì)源的多樣化需求。

(二)方波電壓激磁損耗測(cè)量方法

在測(cè)量方波電壓激磁損耗時(shí)，如果依然采用傳統(tǒng)的交流功率法進(jìn)行計(jì)算，研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于高頻 PWM 波電壓激磁磁心損耗的測(cè)量，會(huì)產(chǎn)生非常大的誤差。因此，需要探尋一種更為合適的測(cè)量方法，直流功率法便是一種有效的解決方案。

直流功率法的原理相對(duì)簡(jiǎn)單易懂。它利用恒壓源將逆變電路轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，并施加在磁性元器件上。在這個(gè)過(guò)程中，整個(gè)系統(tǒng)的能量供應(yīng)主要來(lái)源于直流源，因此，只要能夠精確測(cè)量出直流源的有功功率，就可以得到磁性元器件的損耗。

在理想情況下，如果能夠?qū)⒛孀冸娐返膿p耗控制得足夠小，那么在測(cè)量過(guò)程中就可以忽略不計(jì)，此時(shí)直流源的功率就近似等于被測(cè)磁性元器件的功率。在實(shí)際操作中，測(cè)量人員只需再精確測(cè)量輸入電壓源的直流分量，就能夠順利獲得磁性元件的損耗數(shù)據(jù)。

這種測(cè)量計(jì)算方法的顯著優(yōu)點(diǎn)在于，它不會(huì)像正弦波激勵(lì)源測(cè)量一樣受到被測(cè)件的阻抗角和被測(cè)件寄生參數(shù)等因素的影響，從而有效避免了因這些因素導(dǎo)致的測(cè)量誤差。

當(dāng)然，直流功率法并非完美無(wú)缺，它也存在一定的誤差來(lái)源。其中，直流裝置內(nèi)部自身的損耗會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。

不過(guò)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前已經(jīng)涌現(xiàn)出許多有效的方法來(lái)扣除這部分誤差，例如通過(guò)建立精確的電路模型對(duì)直流裝置損耗進(jìn)行補(bǔ)償，或者利用AI人工智能技術(shù)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，提取出其中的有效信息，從而提高測(cè)量精度。

此外，直流功率法還具有很強(qiáng)的拓展應(yīng)用能力，它不僅可以測(cè)量方波的磁性損耗，通過(guò)適當(dāng)改變控制策略，如增加直流偏置，或是在 50Hz 正弦波疊加高頻 PWM 波電壓激勵(lì)等方式，還能夠?qū)Σ粚?duì)稱 PWM 波和移相全橋等電路的磁芯損耗進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

直流功率法測(cè)量樣機(jī)

目前，經(jīng)過(guò)科研人員多年的不懈研究，已經(jīng)成功制作出一套基于直流功率法的測(cè)量樣機(jī)。該樣機(jī)設(shè)計(jì)有四個(gè)端口，其中兩個(gè)端口用于連接被測(cè)件，另外兩個(gè)端口則用于連接直流源。

該設(shè)備在頻率方面表現(xiàn)出色，能夠達(dá)到 1MHz 的測(cè)量頻率。如果在控制板上進(jìn)一步增加氮化鎵材料，其頻率甚至可以提升至 10MHz。

這一成果表明，在測(cè)量層面，以方波為基礎(chǔ)的測(cè)量技術(shù)已經(jīng)能夠有效解決功率變換器當(dāng)前面臨的諸多問(wèn)題，為磁性元器件磁特性的精準(zhǔn)測(cè)量提供了有力的技術(shù)支持。

該樣機(jī)除了能夠測(cè)量磁芯損耗以外，還具備測(cè)量磁化曲線的功能，這有助于研究人員深入掌握磁芯在飽和狀態(tài)下的特性，為電感與電子變壓器等磁性元器件優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了更豐富的數(shù)據(jù)依據(jù)。

方波不僅在測(cè)量方法上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新突破，在計(jì)算模型方面也帶來(lái)了全新變革。

三、方波“賦能”計(jì)算模型的全新變革

(一)不同 PWM 波的方波分解計(jì)算

在計(jì)算模型方面，方波同樣展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于無(wú)直流偏置的不對(duì)稱 PWM 波，研究人員發(fā)現(xiàn)可以從能量的角度出發(fā)，將其分解成兩個(gè)方波進(jìn)行處理。通過(guò)這種方式，能夠較為簡(jiǎn)便地計(jì)算出不對(duì)稱 PWM 波的磁芯損耗。

這種計(jì)算方法的創(chuàng)新之處在于，它巧妙地利用了方波的特性，將復(fù)雜的 PWM 波分解為簡(jiǎn)單的方波組合，從而降低了計(jì)算的難度，提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性。

在無(wú)直流偏置對(duì)稱 PWM 波(如移相全橋電路)的情況下，雖然其中存在一部分電壓為 0 的時(shí)段，但這并不意味著該時(shí)段沒(méi)有損耗。這是因?yàn)樵谙到y(tǒng)從動(dòng)態(tài)向穩(wěn)定轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，并不會(huì)瞬間完成，而是存在弛豫現(xiàn)象。

基于這一物理現(xiàn)象，研究人員將移相全橋電路中的損耗分成兩塊進(jìn)行計(jì)算，一塊是方波本身產(chǎn)生的損耗，另一塊則是與弛豫現(xiàn)象相關(guān)的弛豫損耗。其中，弛豫損耗與 Bm 密切相關(guān)，同時(shí)也和移相全橋電路中弛豫現(xiàn)象所持續(xù)的時(shí)間有關(guān)。

通過(guò)這種細(xì)致的損耗分解和計(jì)算方式，能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估移相全橋電路在不同工作狀態(tài)下的磁芯損耗情況，為電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。

(二)有直流偏置及 PFC 電路的計(jì)算

對(duì)于有直流偏置的不對(duì)稱 PWM 波，增加直流偏置會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗的增量產(chǎn)生。研究表明，這個(gè)損耗增量與多個(gè)因素有關(guān)，包括頻率、占空比等。通過(guò)深入研究這些因素與損耗增量之間的關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，就可以準(zhǔn)確計(jì)算出有直流偏置的不對(duì)稱 PWM 波的磁芯損耗。

在 PFC 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，磁芯損耗同樣可以利用方波進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。以 50Hz 的工作頻率為例，將其正弦波疊加高頻 PWM 波電壓激勵(lì)進(jìn)行分解，可得到有直流偏置的 PWM 波和 50kHz 正弦波的損耗組合。

這種分解方式與前面提到的計(jì)算方法類似，通過(guò)分別計(jì)算不同部分的損耗，再將它們疊加起來(lái)，就能夠得到 PFC 電路磁芯的總損耗。

通過(guò)這種方法，在不同的電路中，利用方波作為基準(zhǔn)波都可以有效地計(jì)算出磁芯損耗，這意味著磁心損耗的損耗計(jì)算模型問(wèn)題得到了妥善解決。

(三)方波參數(shù)規(guī)范

在 IEC 6330 標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)方波的一些關(guān)鍵參數(shù)作出了明確規(guī)定。當(dāng)激勵(lì)為方波(占空比為 0.5)時(shí)，過(guò)沖應(yīng)小于峰值脈沖幅度 Um 的 5%，頂降應(yīng)小于峰值脈沖幅度 Um 的 2%，脈沖上升時(shí)間和脈沖下降時(shí)間應(yīng)小于方波周期的 1%。

這些參數(shù)規(guī)范的制定，為以方波為標(biāo)準(zhǔn)波衡量磁芯磁特性提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，這些參數(shù)也都比較容易實(shí)現(xiàn)，這為方波在磁性元器件磁特性測(cè)量與計(jì)算中的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)：方波引領(lǐng)磁性元器件行業(yè)新未來(lái)

從電子行業(yè)磁性元器件的發(fā)展歷程和趨勢(shì)來(lái)看，方波作為標(biāo)準(zhǔn)波在磁芯磁特性測(cè)量與計(jì)算領(lǐng)域的出現(xiàn)，無(wú)疑是一次具有深遠(yuǎn)意義的技術(shù)變革。

它成功地解決了正弦波激勵(lì)源長(zhǎng)期以來(lái)面臨的測(cè)量誤差大、正弦波激勵(lì)源容量不足以及正弦波激勵(lì)源計(jì)算模型精度低等諸多難題，為磁性元器件性能的精準(zhǔn)評(píng)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

在未來(lái)，隨著方波測(cè)量技術(shù)和計(jì)算模型的不斷完善、持續(xù)優(yōu)化以及廣泛推廣應(yīng)用，磁性元器件在功率變換器中的性能將得到更加精確的把控。

這不僅有助于進(jìn)一步提高功率變換器的效率、功率密度，降低其體積和重量，還將推動(dòng)整個(gè)電子行業(yè)在電力轉(zhuǎn)換領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)質(zhì)的飛躍。

對(duì)于電子行業(yè)的從業(yè)者而言，積極關(guān)注并深入研究方波在磁性元器件領(lǐng)域的應(yīng)用，及時(shí)掌握這一前沿技術(shù)，將成為把握行業(yè)發(fā)展新機(jī)遇、在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出的關(guān)鍵因素。

相信在方波技術(shù)的有力推動(dòng)下，磁性元器件行業(yè)必將迎來(lái)更加輝煌燦爛的明天，為電子科技的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展注入源源不斷的動(dòng)力。

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審核編輯 黃宇