软磁材料性能课件.ppt

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1、.,铁氧体软磁材料的性能和应用,.,一、常用磁性材料的分类,.,二、软磁铁氧体材料与其它软磁合金及金属粉芯材料参数比较,.,三、软磁铁氧体材料的优缺点,1、优点：高电阻率10108cm,而金属磁只有10-5左右tanef,高频下铁氧体有优势。高频磁导率比金属磁性材料高，损耗低。工作频率宽。磁芯易获得相应形状和功能。成本低。,.,2、缺点：低Bs，单位体积储能少。导热差抗拉强度小、脆、难加工，但金属易加工而需轧片或细粉。未加工部位的尺寸有2%公差。以上优缺点决定了金属磁性材料用于较高磁通密度的低频直流，强电大功率场所，如电力工业、输电变压器，电机等；铁氧体主要用于高频、脉冲弱磁场下。,.,四、常

2、用软磁铁氧体材料,Mg-Zn材料、Ni-Zn材料Mn-Zn材料 Mn-Zn材料又分为：功率铁氧体：DMR30、DMR40、DMR44、DMR50、DMR90；高导铁氧体：R4K、R5K、R7K、R10K、R12K 各铁氧体的特点比较,.,五、Mn-Zn铁氧体材料,Mn-Zn铁氧体按使用场合分两类：功率铁氧体：传输较大功率和储能场合，工作在瑞利区以外，要求PC低Bs高、Tc高 高导铁氧体：为电子线路提供阻抗匹配耦合等，工作在弱场下(瑞利区之内)，要求i高1、功率铁氧体材料主要用于高频小型化开关电源、电视机显示器的回扫变压器等。发展过程70年代第一代 中国2KD TDK H35 PHILIPS 3

3、C85 适于20KHZ 80年代初第二代(DMR30)2KBD TDK PC30 EPCOS N27 适于100K以下80年代后期第三代(DMR40)2KB1 TDK PC40 PHILIPS 3C90 适于250K以下90年代中第四代 DMR50 TDK PC50 PHILIPS 3F4 适于500K以上,.,发展方向 向超低功耗方向发展，已系列化，如TDK PC40 44 45 46 47 Pc95 继续向高频化方向发展，可用1M的PC50 可用4M的PHILIPS 3F5 向低功耗、高Bs、高Tc综合性能方向发展：如TDKPc90开关电源变压器对功率铁氧体材料的要求变压器可传输功率为：P

4、th=c f Bmax Ae WdPth传输功率C与开关电源电路工作型式有关系数，Bmax最大允许磁通Ae磁路有效截面积Wd绕组设计参数即 Pth f Bmax Ae,.,上式说明：a 工作频率f越大，Pth 越大b 饱和磁通密度越高，Pth 越大c Ae越大（磁芯体积越大），Pth 越大 d 在Pth 一定情况下减少电源体积（减少Ae）必须增大f或Bmax即fB为表征材料的性能因子但B是由材料成份决定不可无限提高（Mn-Zn 约0.5T），而f提高后会引磁芯起发热，制约着Pth 的提高，故引入参数Pc Pc=K fm Bn=fBdHCef2B2/Prf=10-100k m=1.3 典型值n=

5、2.5f100K m继续增降低磁芯损耗：减Hc增，减少晶粒尺寸当磁芯发热时磁芯能否正常工作，又引入一个物理量居里温度。功率铁氧体要求高的Tc，,.,综上所述，对功率材料的要求为：大的Bs防饱和 f增大时有小的PL防发热高的Tc防过热矢效对磁导率i要求不太高,.,功率铁氧体材料主要性能指标简述 A：功耗（power loss)意义：磁心从交变电磁场中吸收的转变为热能的部分能量。功耗与使用关系：功耗越大变压器转换率越低，变压器发热越严重。影响功耗的因素：a、频率：频率越高功耗越高 b、磁通密度：磁通密度越大功耗越高 c、温度：功率铁氧体在某一温度具有最低的功耗 这一点一般定为变压器的工作温度点,.

6、,功耗与频率关系图：(DMR24）,.,功耗与温度磁通密度关系图（DMR24）,.,功耗与温度关系图（DMR24）,.,B：饱和磁通密度（Bs）意义：磁通密度达到的最高值。饱和磁通密度与使用的关系：磁心饱和磁通密度越高、变压器可传输功率越大 影响饱和磁通密度的因素：磁心密度：密度越大、饱和磁通密度越大 温度：温度越高、饱和磁通密度越低 配方,.,C：居里温度 意义：磁心从铁磁状态转变为顺磁状态温度，即从磁性材料转变为 非磁性材料的温度 居里温度与使用关系：居里温度要远远高于使用温度 影响居里温度的因素：材料的配方、生产工艺 值达到居里温度后变为1，与不导磁物质同,.,饱和磁通密度与温度的关系曲

7、线,.,D：直流叠加特性 意义：不作为材料特性介绍，本指标是磁心的特性。很多电感器在直流偏置场下工作，要求加直流的情况下磁心仍有很高的电感。通常要求电感系数下降率：AL（在加直流下）100%AL（在不加直流下）直流叠加与使用的关系：直流叠加达不到要求会造成器件电感达不到要求 影响直流叠加特性的因素：材料Bs 直流叠加特性越好 材料Br 直流叠加特性越好 测试温度会影响直流叠加特性 磁心气隙越深直流叠加越好 磁心截面积越大直流叠加越好,.,、我公司功率铁氧体材料 命名方法 DMR 40 东磁 软磁 号码 东磁材料 TDK材料,.,、各大公司功率铁氧体材料牌号对照表,.,2、高导铁氧体主要用于局域

8、网隔离变压器、差模滤波器 宽带变压器、低功率驱动变压器等。发展方向：高i、宽频、宽温、低THD高导铁氧体的几个主要指标 A、起始磁导率及电感系数 B、i T特性，温度系数 C、i f特性 D、比损耗特性 E、THD特性,.,A、起始磁导率 电感系数 意义：起始磁导率是反映材料导磁性的一个指标、指在小磁场低频下材料的磁导率。电感系数为磁性器件绕一匝时的电感量用符号AL表示，若电感器绕线圈匝数为N 电感器的电感L=N2AL 起始磁导率、电感系数与使用的关系：起始磁导率越高电感系数就越高，客户做成的器件的电感量就越高 影响起始磁导率、电感系数的因素：起始磁导率与材料的配方和工艺有关 电感系数受影响的

9、因素为：起始磁导率越高电感系数就越高 磁心Ae/Le越大，即磁心形状粗短、电 感系数越高 开气隙越深、电感系数越小,.,B、i T特性意义：材料的磁导率随温度的变化特性为i T特性，i 在很 宽的温度范围内变化小即为宽温材料i T特性与使用关系：i T特性越好，磁心在很宽的温度范围内电感量变化小，就可在很宽的温度范围内使用。影响i T特性的因素：材料的配方 制粉工艺 烧结工艺,.,i T特性关系图（R7K）,.,C、i f特性 意义：材料的磁导率随使用频率的变化关系即为i f特性,当i 降低 时的频率为截止频率 i f特性与使用的关系：截止频率以上材料的i值急剧下降，使材料的电感值急剧下降，会

10、造成产品失效不能使用。所谓宽频即为截止频率高。影响i f特性的因素：材料的制造工艺 材料的晶粒尺寸越小截止频率越高 材料的磁导率越低截止频率越高 产品的尺寸与形状,.,i f特性曲线图（R7K）,.,D、损耗角正切特性 损耗角正切意义：表示在交变磁化过程中能量的损耗与储存之比 损耗角正切与使用的关系：损耗角正切越大、损耗越大，器件的品质越差 影响损耗角正切的因素：材料的生产工艺 产品开气隙后tan会变小，但 不变,.,E、THD（Total Harmonic Distortion)总谐波失真 意义：磁性器件中输入正弦波、输出波形发生了畸变失真，描述失真程序的参数 THD与使用关系：THD越差、信号失真越大、信号的误差越大、信息受损失传输距离变近 影响THD的因素：材料本身的磁滞系数 磁心研磨面的平整度 磁心的形状设计,.,3、我公司高导铁氧体材料的特性 命名方法 R 10K 磁导率大小 软磁,.,4、世界各大公司高导铁氧体材料对照表,