張繼松(中國西南應用磁學研究所,四川綿陽621000)
介紹軟磁鐵氧體材料的種類及性能和在電子變壓器中的應用,對其發(fā)展方向也進行了簡要描述。
1前言
軟磁鐵氧材料作為一種功能材料已在國民經(jīng)濟的各個領域得到廣泛的應用。隨著信息產(chǎn)業(yè)、數(shù)字技術及光纖通信技術等的發(fā)展,軟磁鐵氧體的應用領域還在不斷擴展,幾乎覆蓋了已有的各種頻段的整機、設備分機和元器件,與人們的日常生活息息相關。
軟磁鐵氧體材料的發(fā)明與實用化,至今已有半個世紀。由于它具有高磁導率、高電阻率、低損耗及陶瓷的耐磨性,因而用軟磁鐵氧體材料制作的偏轉線圈、回掃變壓器、旋轉變壓器、中周變壓器、脈沖變壓器、開關電源、濾波器、扼流圈、電感器、抗電磁干擾變壓器、電子鎮(zhèn)流器等(廣義稱為電子變壓器)在計算機、微型手機、通信、辦公自動化、顯示器、遠程監(jiān)控、彩色電視接收機、視聽裝置、家用電器、電磁兼容、綠色照明、環(huán)保節(jié)能及電子信息中起著濾波、阻抗變換、能量儲存及能量轉換等作用,得到廣泛的應用。
電子變壓器是應用軟磁鐵氧體材料的一種主要電子元器件。由于電子變壓器在上述儀器、設備中所起的作用不同,所選用的電子電路不同,對磁性材料參數(shù)及磁芯形狀和尺寸的要求亦不同,從而促使軟磁材料生產(chǎn)廠家開發(fā)和生產(chǎn)能滿足不同電子變壓器所需性能的軟磁材料及不同形狀和尺寸的軟磁磁芯。
2軟磁鐵氧體材料
軟磁鐵氧體材料按成份可分為MnZn、NiZn、MnMgZn等尖晶石型和平面型六角晶系兩類。從應用角度看,又可分為高磁導率(高μ)、高飽和磁通密度(Bs)及高頻大功率(功率鐵氧體)等幾大類。
2.1MnZn鐵氧體材料
2.1.1功率鐵氧體材料
功率鐵氧體材料主要應用于開關電源的主變壓器。它要求軟磁鐵氧體材料具有高飽和磁通密度(Bs)和高振幅磁導率(μa)以提高功率轉換效率并避免飽和;要求材料的功率損耗(PO)盡量小,希望呈負溫度系數(shù),以避免變壓器在高頻下發(fā)熱,為了在高溫下保持高的Bs值、材料的居里溫度(θt)應較高,要求在高磁通密度下(B=20mT)、高溫下(80℃~100℃)和高頻下(20kHz~50kHz),有低的功率損耗。功率損耗從理論上分為磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗,根據(jù)其對頻率的依賴性不同來區(qū)分,渦流損耗的大小與電阻率的倒數(shù)成正比。高電阻率是功率鐵氧體最重要的性能,它是通過加入適量的添加劑來獲得的。隨著高頻開關電源的工作頻率發(fā)展到0.5MHz~1MHz,相應功率的鐵氧體材料也已商品化、在80℃~100℃、500kHz、50mT下,磁芯損耗為80kW/m3~100kW/m3。專家們預測,未來開關電源的頻率將達到1MHz或更高頻率,那么,功率鐵氧體將需開發(fā)工作頻率為100kHz~300kHz、200mT、100℃時磁芯損耗為