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软磁铁氧体在电子变压器中的应用

关键词:变压器 开关电源 磁性材料  来源:网络 点击:

软磁铁氧体在电子变压器中的应用

      软磁铁氧体是中、高频电源中电子变压器大量使用的铁心材料,和金属软磁材料相比,软磁铁氧体的饱和磁密低,磁导率低,居里温度低,是它的几大弱点。尤其是居里温度低,饱和磁密Bs和单位体积功率损耗Pcv 都会随温度变化。温度上升,Bs下降,Pcv 开始下降,到谷点后再升高。在高温条件下,只要Bs保持较高水平,就可以把工作磁密Bm选得高,从而减少线圈匝数,降低用铜量和成本。高温高饱和磁密软磁铁氧体材料,还可以扩大电子变压器使用的温度上限到120益甚至150益。例如,汽车用电子设备中的高频电子变压器,在外界温度条件变化大和发动机室发热的高温条件下工作,就采用高温高饱和磁密软磁铁氧体。

      中、高频电子变压器用的MnZn 软磁铁氧体,以日本TDK 公司为代表,大致经历了PC30→PC40→PC44→PC50→PC47→PC95→PC90的发展过程。在100℃、100kHz、200mT 测试条件下,单位体积功率损耗不断下降。根据该公司2006年4 月份公布的数据,PC30 为600mW/cm3;PC40 为420 mW/cm3;PC44 为340 mW/cm3;PC47为270 mW/cm3。但是100益下的饱和磁密Bs,PC30、PC40、PC44 基本上都为390 mT,PC47 为410 mT,与理论值600 mT 相差甚远,不能认为是高温高饱和磁密材料。

      近年来,在电子变压器应用领域和金属软磁材料竞争,兴起一轮开发高温高饱和磁密MnZn 铁氧体材料的热潮。日本FDK公司于2003年3 月份开发出4H 系列高温高饱和磁密材料。其中4H45 和4H47 在25℃下,Bs 分别为520 mT和530mT,100℃下分别为450mT和470mT,但在100℃下,功率损耗Pcv比较高,分别为450mW/cm3和650mW /cm3。据称,FDK 公司在实验室条件下开发出4H50 材料,100℃下Bs 为490 mT,但是Pcv相当大,为800mW/cm3。日本TDK公司于2004 年9月开发出PC90 材料,在25℃下,Bs为540mT,Pcv为680 mW/cm3;在100℃下,Bs 为450 mT,Pcv 为320mW/cm3,高于4H45 材料水平。TOKIN公司开发出BH3 材料,在25℃下,其Bs 为540 mT,Pcv 为600 mW/cm3;而在100℃下,Bs 为440 mT,Pcv 为370 mW/cm3。NICERA公司开发出BM30 材料,25℃下Bs 为540 mT,Pcv 为720 mW/cm3;在100℃下,Bs为450mT,Pcv为320mW/cm3。日立金属公司开发出来的高铁低锌铁氧体材料,Bs在25℃下,为563 mT;在100℃下为560 mT,基本不变,150℃为490 mT,但是在100℃、100 kHz、200 mT 测试条件下,Pcv为1700mW/cm3,偏高,改进。

      许多电源设备不但要求电子变压器在工作下,也在高温时损耗要小,还要求待机下,也在常温时损耗也要小。这些电子变压器可以采用宽温低功耗软磁铁氧体。日本TDK公司开发的PC95 近年来出现的高水平宽温铁氧体材料。25℃时,功耗Pcv为350mW/cm3,80℃时为280mW/cm3,100℃为290mW/cm3,120℃时为350mW/cm3,在100℃时饱和磁密为410mT。

      近年来,还开发出一系列高磁导率μ软磁铁氧体材料,电子电源设备中脉冲变压器用的,要求磁导率μ较高,有TDK 公司的H5C3,μ为15 000±30%,H5C5,μ为30 000±30%。EPCOS公司的T56,μ为20000±30%。电磁干扰滤波用的,要求磁导率频率特性好,有TDK 公司HS52,μ为5 500±25%;HS72,μ为7 500±25%;HS10,μ为10000±25%。HITACHI公司的MP15T,μ为15000±25%,都可以在500kHz 以下工作。直流滤波用的,要求直流叠加特性好,有TDK公司的DN45,μ为4500±25%,使用温度0~70℃,和改进后的DNW45,μ为4 200±25%,使用温度-40℃~+85℃,川崎公司的SK-202G,使用温度-40℃~+85℃,μ为4300±25%,以及高饱和磁密高磁导率材料,如TDK 公司的DN50,μ为5 200±20%,Bs在25℃时为550 mT,100℃时为380 mT,居里温度Tc≥210℃。


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编辑:管理员 时间:2010-8
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