5.3.4 工作磁通密度
变压器工作磁通密度(可允许磁通密度偏移)受两方面限制：首先是受磁芯损耗引起的可允许温升ΔθFe的限制，另一方面，也受铁氧体材料饱和磁通密度值的限制。
对单端正向激型或反激型变换器，工作磁通密度ΔB=Bm-Br；对推挽式变换器，工作磁通密度ΔB=2Bm。根据公式(5.3)，当工作磁通密度提高时，磁芯损耗将以2.5次方比例上升，从而造成变压器温升，因此设计的工作磁通密度首先受磁芯温升值限制，其关系式为：
                           (5.4)
这里，常数CB与指数n是与磁芯材料有关的系数；Ve为磁芯有效体积；Rth为热阻。
当计算出的磁通密度值较高时，ΔB还应受磁芯材料可允许磁通密度偏移ΔBadm(此值与材料高温下Bs值相对应)所限制。
在这里，必须注意对不等截面磁芯(如E型磁芯)，在最小横截面Amin处有较高的磁通密度。为避免磁芯饱和，还必须按下式计算：
                          (5.5)
由等式(5.4)、(5.5)所得到的最小磁感应偏移值，即为可允许的变压器工作磁通密度值。
5.3.5 材料性能因子
铁氧体磁芯制成的变压器，其通过功率直接正比于工作频率f和最大可允许磁通密度Bmax的乘积(见公式5.2)。很明显，对传输相同功率来说，高的(fBmax)乘积允许小的磁芯体积；反之，相同磁芯尺寸的变压器，采用高(fBmax)乘积的铁氧体材料，可传输更大功率。我们将此乘积称为“性能因子”，这是与铁氧体材料有关的参数，良好的高频功率铁氧体显示出高的(fBmax)值，图5-8示出德国西门子公司几种铁氧体材料的性能因子(PF)与频率关系，功率损耗密度定为300mW/cm2(100℃)，可用来度量可能的通过功率，可以看到，经改进过的H49I材料在900kHz时达到最大的(fBmax)乘积为3700HzT，比原来生产的H49材料有更高的值， 而N59材料则可使用到f=1MHz以上频率。
改进“性能因子”可从降低材料高频损耗着手，已发现性能因子最大值的频率与材料晶粒尺寸d、交流电阻率ρ有关，考虑到涡流损耗与d2ρ之间的关系，两者结果是相一致的，见图5-9。
5.3.6 热阻
为了得到最佳的功率传输，变压器温升通常分为二个相等的部分，磁芯损耗引起的温升ΔθFe和铜损引起的温升Δθcu。关于磁芯总损耗与温升的关系如图5-10所示。对相同尺寸的磁芯(RM14磁芯)采用不同的铁氧体材料(热阻系数不同)，其温升值是不同的，其中N67材料有比其它材料更低的热阻。于是，磁芯温升与磁芯总损耗的关系可用下式表示：
ΔθFe = Rth·PFe                         (5.6)
式中即Rth为热阻，定义为每瓦特总消散时规定热点处的温升(KO//W)。铁氧体材料的热传导系数，磁芯尺寸及形状对热阻有影响，并可用下述经验公式表示：
                            (5.7)
式中：S — 磁芯表面积
d — 磁芯尺寸
α— 表面热传导系数
λ— 磁芯内部热传导系数
由上式可见，对电源变压器用的铁氧体材料，必须具有低的功率损耗和高的热传导系数。实际测量表明，图5-10所示的N67材料显示高的热导性。从微观结构考虑，高的烧结密度，均匀的晶粒结构，以及晶界里有足够的Ca浓度，将是有高的热导性，从磁芯尺寸形状考虑，较大磁芯尺寸给出低的热阻。其中ETD磁芯具有优良的热阻特性，见图5-11，另外无中心孔的RM磁芯(RM14A)显示出比有中心孔磁芯(RM14B)更低的热阻。
对高频电源变压器磁芯，磁芯设计时应尽量增加曝露表面，如扩大背部和外翼，或制成宽而薄的形状(如低矮型RM磁芯，PQ型磁芯等)，均可降低热阻，提高通过功率。
5.3.7、磁芯总损耗
软磁铁氧体磁芯总损耗通常细分为三种类型：磁滞损耗Ph和涡流损耗Pe和剩余损耗Pr。每种损耗贡献的频率范围是不同的，磁滞损耗正比直流磁滞回线的面积，并与频率成线性关系，即：
Ph=fBdH                                 (5.8)
这里，fBdH等于在最大磁通B下测得的直流磁滞回线的等值能。对于工作在频率100kHz以下的功率铁氧体磁芯，降低磁滞损耗是最重要的。为获得低损耗，要选择铁氧体成分具有最小矫顽力Hc和最小各向异性常数K，理想情况是各向异性补偿点(即K≈0)位于变压器工作温度(约80-100℃)。另外，此成分应有低的磁致伸缩常数λ，工艺上要避免内外应力和夹杂物。采用大而均匀晶粒是有利的，因为Hc∞D-1(D是晶粒尺寸)。
关于涡流损耗Pe，可用下式表示：
Pe=Cef2B2/ρ                               (5.9)
这里，Ce是尺寸常数，ρ是在测量f时的电阻率。
随着开关电源小型化和工作频率的提高，由于Pe∞f2，因为降低涡流损耗对高频电源变压器更为重要。随着频率提高，涡流损耗在总损耗中所占比例逐步增大，当工作频率达200-500kHz时，涡流损耗常常已占支配地位。从图5-12所示R2KB1材料磁芯总损耗(包括磁滞和涡流损耗)与频率f关系实测曲线，可得到证明。当f≥200kHz时，涡流损耗在总损耗中比例超过磁滞损耗。减少涡流损耗主要是提高多晶铁氧体的电阻率。从材料微观结构考虑，应有均匀的小晶粒，以及高电阻的晶界和晶粒；因为小晶粒具有最大晶界表面而增大电阻率，而附加少量杂质如CaO+SiO2，或者Nb2O5、ZrO2和Ta2O5均对增高电阻率有益。
最近发现，当电源变压器磁芯工作达MHz频段时，剩余损耗已占支配地位，采用细晶粒铁氧体已成功地缩小了此损耗的贡献。对MnZn铁氧体来说，在MHz频率出现铁磁谐振，形成了铁氧体的损耗。最近有人提出，当铁氧体的磁导率μi随晶粒尺寸减小而降低时，Snoek定律仍是有效的，也就是说，细晶粒材料显示出高的谐振频率，因此可用于更高频率。另外，对晶粒尺寸减少到纳米级的铁氧体材料研究表明，在此频段还应考虑晶粒内畴壁损耗。

附表 2国内外部分回扫变压器用铁氧体材料磁特性公司
材料牌号
磁特性 日本TDK公司 中国金宁厂
 HV22 HV38 HV45 JV2 JV2A JV4
初始磁导率μi 1800 2300 2300 1800 2000 2300
饱和磁感应强度
BS      (mT)
           23℃
          100℃ 

510
410 

480
360 

500
380 

510
410 

520
410 

500
380
剩磁Br   (mT) 170  130   
矫顽力Hc  (A/m) 16  14   
磁芯损耗Pcm(mw/g)
16kHz 150mT 100℃
32kHz 200mT 100℃
64kHz 200mT 100℃
100KHz 200mT 100℃ 
4.2
22.5
58
110 
3.5
22
55
100 
3.0
10
40
90 3.8

 3.5

3.0

40
90
居里点Tc(℃)
电阻率ρ(Ω·m)
密度D(g/cm3) 200
3
4.8 200
5
4.8 200
3
4.8 240
3
4.8 245
3
4.8 215
3
4.8

附表 5 国内外部分偏转线圈用铁氧体材料特性
公司
材料牌号
磁特性 日本TDK公司 中国金宁厂
 H4M H4H H4L DA6 R350R R450R
初始磁导率μi 320 450 500 750 350 450
饱和磁感应强度
Bs      (mT)
23℃
100℃ 

210
150 

270
180 

240
150 

330
230 
250 
250
剩磁Br   (mT) 150 210 180 220 200 200
矫顽力Hc  (A/m) 40 30 24 28 40 40
居里点Tc(℃)
电阻率ρ(Ω·m)
密度D(g/cm3) 150
105
4.4 150
104
4.6 135
105
4.7 150
105
5.0 150
106
 130
106