軟磁材料性能ppt課件.ppt

1、鐵氧體軟磁材料的性能和應(yīng)用,一、常用磁性材料的分類,二、軟磁鐵氧體材料與其它軟磁合金及金屬粉芯材料參數(shù)比較,三、軟磁鐵氧體材料的優(yōu)缺點,1、優(yōu)點： 高電阻率10108cm,而金屬磁只有10-5左右tanef,高頻下鐵氧體有優(yōu)勢。 高頻磁導(dǎo)率比金屬磁性材料高，損耗低。 工作頻率寬。 磁芯易獲得相應(yīng)形狀和功能 。 成本低。,2、缺點： 低Bs，單位體積儲能少。 導(dǎo)熱差 抗拉強(qiáng)度小、脆、難加工，但金屬易加工而需軋片或細(xì)粉。 未加工部位的尺寸有2%公差。 以上優(yōu)缺點決定了金屬磁性材料用于較高磁通密度的低頻直流，強(qiáng)電大功率場所，如電力工業(yè)、輸電變壓器，電機(jī)等；鐵氧體主要用于高頻、脈沖弱磁場下。,四、常用

2、軟磁鐵氧體材料,Mg-Zn材料、Ni-Zn材料 Mn-Zn材料 Mn-Zn材料又分為： 功率鐵氧體：DMR30、DMR40、DMR44、DMR50、DMR90 ； 高導(dǎo)鐵氧體：R4K、R5K、R7K、R10K、R12K 各鐵氧體的特點比較,五、Mn-Zn鐵氧體材料,Mn-Zn鐵氧體按使用場合分兩類： 功率鐵氧體：傳輸較大功率和儲能場合，工作在瑞利區(qū)以外，要求PC低Bs高、Tc高 高導(dǎo)鐵氧體：為電子線路提供阻抗匹配耦合等，工作在弱場下(瑞利區(qū)之內(nèi))，要求i高 1、功率鐵氧體材料 主要用于高頻小型化開關(guān)電源、電視機(jī)顯示器的回掃變壓器等。 發(fā)展過程 70年代第一代 中國2KD TDK H35 PHI

3、LIPS 3C85 適于20KHZ 80年代初第二代 (DMR30)2KBD TDK PC30 EPCOS N27 適于100K以下 80年代后期第三代 (DMR40)2KB1 TDK PC40 PHILIPS 3C90 適于250K以下 90年代中第四代 DMR50 TDK PC50 PHILIPS 3F4 適于500K以上,發(fā)展方向 向超低功耗方向發(fā)展，已系列化，如TDK PC40 44 45 46 47 Pc95 繼續(xù)向高頻化方向發(fā)展，可用1M的PC50 可用4M的PHILIPS 3F5 向低功耗、高Bs、高Tc綜合性能方向發(fā)展：如TDKPc90 開關(guān)電源變壓器對功率鐵氧體材料的要求 變

4、壓器可傳輸功率為： Pth = c f Bmax Ae Wd Pth傳輸功率 C與開關(guān)電源電路工作型式有關(guān)系數(shù)， Bmax最大允許磁通 Ae磁路有效截面積 Wd繞組設(shè)計參數(shù) 即 Pth f Bmax Ae,上式說明： a 工作頻率f越大， Pth 越大 b 飽和磁通密度越高，Pth 越大 c Ae越大（磁芯體積越大），Pth 越大 d 在Pth 一定情況下減少電源體積（減少Ae）必須增大f或Bmax 即fB為表征材料的性能因子 但B是由材料成份決定不可無限提高（Mn-Zn 約0.5T），而f提高后會引磁芯起發(fā)熱，制約著Pth 的提高，故引入?yún)?shù)Pc Pc = K fm Bn = fBdHCef

5、2B2/Pr f=10-100k m=1.3 典型值n=2.5 f100K m繼續(xù)增 降低磁芯損耗：減Hc增，減少晶粒尺寸 當(dāng)磁芯發(fā)熱時磁芯能否正常工作，又引入一個物理量居里溫度。功率鐵氧體要求高的Tc，,綜上所述，對功率材料的要求為： 大的Bs防飽和 f增大時有小的PL防發(fā)熱 高的Tc防過熱矢效 對磁導(dǎo)率i要求不太高,功率鐵氧體材料主要性能指標(biāo)簡述 A：功耗（power loss) 意義：磁心從交變電磁場中吸收的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿牟糠帜芰俊?功耗與使用關(guān)系：功耗越大變壓器轉(zhuǎn)換率越低，變壓器發(fā)熱越嚴(yán)重。 影響功耗的因素： a、頻率：頻率越高功耗越高 b、磁通密度：磁通密度越大功耗越高 c、溫度：功率

6、鐵氧體在某一溫度具有最低的功耗 這一點一般定為變壓器的工作溫度點,功耗與頻率關(guān)系圖：(DMR24）,功耗與溫度磁通密度關(guān)系圖（DMR24）,功耗與溫度關(guān)系圖（DMR24）,B ：飽和磁通密度（Bs） 意義：磁通密度達(dá)到的最高值。 飽和磁通密度與使用的關(guān)系： 磁心飽和磁通密度越高、變壓器可傳輸功率越大 影響飽和磁通密度的因素： 磁心密度：密度越大、飽和磁通密度越大 溫度： 溫度越高、飽和磁通密度越低 配方,C ：居里溫度 意義：磁心從鐵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾艩顟B(tài)溫度，即從磁性材料轉(zhuǎn)變?yōu)?非磁性材料的溫度 居里溫度與使用關(guān)系： 居里溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于使用溫度 影響居里溫度的因素： 材料的配方、生產(chǎn)工藝 值達(dá)

7、到居里溫度后變?yōu)?，與不導(dǎo)磁物質(zhì)同,飽和磁通密度與溫度的關(guān)系曲線,D：直流疊加特性 意義：不作為材料特性介紹，本指標(biāo)是磁心的特性。 很多電感器在直流偏置場下工作，要求加直流的情況下磁心仍有很高的電感。 通常要求電感系數(shù)下降率： AL（在加直流下） 100% AL（在不加直流下） 直流疊加與使用的關(guān)系：直流疊加達(dá)不到要求會造成器件電感達(dá)不到要求 影響直流疊加特性的因素： 材料Bs 直流疊加特性越好 材料Br 直流疊加特性越好 測試溫度會影響直流疊加特性 磁心氣隙越深直流疊加越好 磁心截面積越大直流疊加越好,、我公司功率鐵氧體材料 命名方法 DMR 40 東磁 軟磁 號碼 東磁材料 TDK材料,、

8、各大公司功率鐵氧體材料牌號對照表,2、高導(dǎo)鐵氧體 主要用于局域網(wǎng)隔離變壓器、差模濾波器 寬帶變壓器、低功率驅(qū)動變壓器等。 發(fā)展方向：高i、寬頻、寬溫、低THD 高導(dǎo)鐵氧體的幾個主要指標(biāo) A、 起始磁導(dǎo)率及電感系數(shù) B、 i T特性，溫度系數(shù) C、 i f特性 D、 比損耗特性 E、 THD特性,A、起始磁導(dǎo)率 電感系數(shù) 意義： 起始磁導(dǎo)率是反映材料導(dǎo)磁性的一個指標(biāo)、指在小磁場低頻下材料的磁導(dǎo)率。 電感系數(shù)為磁性器件繞一匝時的電感量用符號AL表示，若電感器繞線圈匝數(shù)為N 電感器的電感L=N2AL 起始磁導(dǎo)率、電感系數(shù)與使用的關(guān)系： 起始磁導(dǎo)率越高電感系數(shù)就越高，客戶做成的器件的電感量就越高 影響

9、起始磁導(dǎo)率、電感系數(shù)的因素： 起始磁導(dǎo)率與材料的配方和工藝有關(guān) 電感系數(shù)受影響的因素為： 起始磁導(dǎo)率越高電感系數(shù)就越高 磁心Ae/Le越大，即磁心形狀粗短、電 感系數(shù)越高 開氣隙越深、電感系數(shù)越小,B、i T特性 意義： 材料的磁導(dǎo)率隨溫度的變化特性為i T特性， i 在很 寬的溫度范圍內(nèi)變化小即為寬溫材料 i T特性與使用關(guān)系： i T特性越好，磁心在很寬的溫度范圍內(nèi)電感量變化小，就可在很寬的溫度范圍內(nèi)使用。 影響i T特性的因素： 材料的配方 制粉工藝 燒結(jié)工藝,i T特性關(guān)系圖（R7K）,C、 i f特性 意義： 材料的磁導(dǎo)率隨使用頻率的變化關(guān)系即為i f特性,當(dāng)i 降低 時的頻率為截止

10、頻率 i f特性與使用的關(guān)系： 截止頻率以上材料的i值急劇下降，使材料的電感值急劇下降，會造成產(chǎn)品失效不能使用。所謂寬頻即為截止頻率高。 影響i f特性的因素： 材料的制造工藝 材料的晶粒尺寸越小截止頻率越高 材料的磁導(dǎo)率越低截止頻率越高 產(chǎn)品的尺寸與形狀,i f特性曲線圖（R7K）,D、 損耗角正切特性 損耗角正切意義： 表示在交變磁化過程中能量的損耗與儲存之比 損耗角正切與使用的關(guān)系： 損耗角正切越大、損耗越大，器件的品質(zhì)越差 影響損耗角正切的因素： 材料的生產(chǎn)工藝 產(chǎn)品開氣隙后tan會變小，但 不變,E、THD（Total Harmonic Distortion)總諧波失真 意義： 磁性器件中輸入正弦波、