中德电子-2021 广告 雅玛西-2021 广告 第二十三届华东自动化会议3 广告 2024高性能材料应用技术峰会3 广告

高温高Bs软磁铁氧体材料TP4E及其典型应用

2009-07-09 11:59:58 来源:《国际电子变压器》2009年7月刊 点击:1607

1 引言
近年来,软磁铁氧体材料制作的电子元器件,开始广泛应用于诸如汽车电子、通讯电子等新兴领域,这些领域对变压器磁芯提出了一系列的要求,其中变压器磁芯的小型化和高直流叠加特性非常重要。
本文将主要介绍天通为适应磁芯小型化和高直流叠加特性而开发的 MnZn 高温高 Bs 材料 TP4E 及其应用。
2 高温高饱和磁感应强度材料 TP4E 的开发
传统的 MnZn 功率材质, 饱和磁感应强度 Bs 都会随工作温度 T 的升高而迅速下降,在 100℃ 时,下降到 400 左右。
                 (1)
为了避免磁芯在高温条件下饱和,必须做高高温 Bs,我们通过提高材料的居里温度 Tc(主要通过调整配方)和提高实际密度与理论密度比ρ/ρt(主要通过调整烧结),改善了 TP4E 材质高温 Bs。
Tc=12.8(a-2/3b)-354                               (2)
 其中 a,b 分别为主配方中 Fe2O3 和 ZnO 的 mol 百分比。
最终,使 TP4E 100℃ 时 Bs 达到 440mT 以上,比传统的功率材质 TP4(相当于 PC40)提高了 10% 多。同时,其高温功耗亦比 TP4 优秀,这些特性使其适合应用于高温高磁场变压器和高直流叠加场合。
3 TP4E在变压器磁芯小型化中的应用
变压器磁芯的选择,主要受变压器输出电压(功率)的影响,一般输出电压
V=k1·Ae·f·Bm·Np                            (3)
在同样的输出电压下,要减小磁芯有效面积 Ae,就必须提高工作频率f或提高工作磁场 Bm。
这样我们可以发现,其实影响磁芯小型化的因素有两种情况:
一种是工作频率较低时,磁芯的饱和问题(磁芯在常温下 Bs 都较高,所以主要要考虑高温饱和问题)。
另一种是工作频率较高时,磁芯的损耗问题。
TP4E 主要针对第一种情况,通过提高高温 Bs,使其在高温高磁场下不易饱和,从而实现了磁芯的小型化。
同样的输出功率,应用 TP4E 材质可以让变压器磁芯体积降低 20%(相对于传统材质TP4),从而使变压器小型化,轻量化。 

4 TP4E 在高直流叠加场合中的应用
当交流磁场与直流磁场同时作用于磁芯时,称为静磁场的影响,有时,简单地称为直流叠加。当磁芯有一个恒定的直流磁场 HDC,并在其上叠加一个幅度为
                            (4)
△H/2 的正弦磁场时,则磁芯工作磁场表示为:

如果,磁芯在直流磁场下趋于饱和,那么增量磁导率将迅速下降,导致电感过低,磁芯就无法工作,所以此种工作场合,磁芯必须具有高饱和磁感应强度(即不易饱和)。和 TP4 相比,TP4E 直流叠加特性非常突出。 

实际应用中,开关电源输出滤波电感,反激式变压器和诸如高温扼流圈等储能电感,工作时常常会有直流成分,TP4E 由于其优秀的高温直流叠加特性非常适合应用于这些领域。
5 结论
通过提高居里温度 Tc 和实际密度与理论密度比 ρ/ρt,我们开发了高温高饱和磁感应强度材料 TP4E。
比起传统的功率材料 TP4,TP4E 100℃ 的 Bs 提高了 10%,TP4E 非常适合变压器磁芯小型化和高温高直流叠加场合的应用。

参考文献
[1]  都有为, 《铁氧体》,1996,4
[2]  宛德福,马兴隆, 《磁性物理学》,1998,12
[3] 赵修科,《开关电源中磁性元器件》,2004,8
[4]《2008天通MnZn软磁产品目录》,2008,3  

Big-Bit 商务网

请使用微信扫码登陆