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1、第23卷第2期电 子 器 件Vol.23,No.22000年6月JournalofElectronDevicesJune.2000文章编号:1005-9490(2000)02-156-161①国产功率铁氧体特性分析及应用3杨晓伟, 马玉龙, 邱振清(东南大学电子工程系,南京 210096)(3898厂,南京 210028) 摘要 本文在介绍国产功率铁氧体特性的基础上重点探讨了它们在内偏转组件中的扩展应用。通过分析功率铁氧体R2KBD的特性以及对它进行的相关测试实验,进一步认识了功率铁氧体在内偏转组件中的应用效果,并提出内偏转组件在高频
2、应用时的研究发展方向。关键词:功率铁氧体;特性参数;内偏转CRT;功耗Pc中图分类法:TM277 文献标识码:A1 引 言 功率转换是现代铁氧体应用的一个主要方面。随着新型主频电源铁氧体材料的开发和应用,软磁功率铁氧体不仅适用于制作低频弱磁范围的电感器件,而且已适用于更高工作频率的大磁场下应用,以满足电子设备小型化和轻量化的要求。为满足1MHz以下有低磁损耗和大功率应用,要求功率铁氧体材料应具有以下基本特性:(1) 饱和磁感应强度Bs要尽可能高;(2) 磁芯功耗Pc在实际工作频率和工作温度范围(如60～100℃)要尽可能低;(3)
3、 磁导率(大磁场下振幅磁导率La或交直流迭加下增量磁导率L$)要适当地高。在高频应用下磁芯功耗将增加,导致磁芯有较高温升,因此附加要求功率铁氧体材料的居里温度Tc要高(大于200℃)。另外,对于工作频率高于100kHz的高频开关电源变压器,还要求材料电阻率Q高,以降低涡流损耗。2 功率铁氧体材料的特性及应用2.1 参数要求与特性分析应用于1MHz以下和大磁场下的功率铁氧体主要是MnZn材料。这类材料具有高L、Q(磁损耗小)和高Q特性,以便在高频应用时提高线圈的L和Q值,缩小其体积。这类材料还具有窄而长的磁滞回线(剩磁Br和矫顽力Hc小)
4、,即容易获得磁性也容易失去磁性,适于在大磁场下应用(表1)。在表1列出的几种国产MnZn功率铁氧体参数中,Bs、Pc、Tc是直接影响它们应用效果的三个主要方面。(1) 饱和磁通密度Bs在大电流或有直流偏场的大电流情况下铁氧体材料是通过磁化来传递功率的,所以材料的饱和磁通密度Bs高才能功效大。由材料的B与H之间的关系可知:①来稿日期:1999-12-13©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第2期 杨晓伟、马玉龙等:国产功率铁氧体特性分
5、析及应用 157H→0BBLi=lim 或 L=(1)HH式(1)表明高磁导率材料可在减小磁化电流I(H-nI)的情况下获得较高的磁感应强度B,1磁场强度H与磁感应强度B之间的转换效率就高;这可减小功耗和温升,不使Bs(-∞)T下降,从而在大磁场应用中材料将保持较高的转换功效。由于磁芯最大磁感应强度Bm和磁滞损耗角正切tanDh的关系式定义为:2PtanDh8b=3õBm=aBm(2)LEL0Li8b其中:a=3是磁滞损耗系数,因此将Bm、Li与磁滞回线的面积联系起来看,在Bm相同条EL0Li件下,狭窄的回线L
6、i高,磁滞回线面积小。可见在较强磁场下要减小磁滞损耗、降低温升和保持较高的Bs,材料的Li应高,而Hc要小。(2)磁芯损耗Pc铁氧体材料的单位体积的总损耗W是涡流损耗We、磁滞损耗Wh和剩余损耗Wc三部分组成,在磁感应强度B较高或频率f较高时,磁芯总损耗由下式表示:mnPc=KfB(3)式中,K——常数;f——频率;B——磁通密度;n——Steinmetz指数;m——指数。由式(3)可见,提高工作频率和工作磁通密度都将使磁芯损耗增加,引起温升。因此在3规定磁芯的损耗密度下(200mWöcm是一个适宜的限制值),提高工作频率,必须相应降低
7、工作磁通密度(图1)。(3)居里温度Tc3在铁氧体材料的应用中,为了改善温图1 在200mWöcm功耗值时B与f的关系度稳定性,希望材料有尽可能高的居里温度。当T=0K时,磁化强度Ms(∞Bs)最大,当温度上升时Ms减小,温度上升到居里温度Tc以后,Ms变为零。磁芯材料只在TTc时它们的磁化率很小,并基本失去磁性。表1 功率铁氧体材料电磁特性特 性R2KDR2KBDR2KB1R1.4K测试条件工作频率fökHz15～10020～100≤500≤1MHz初始磁导率Li2500250023001400(1)80
8、0Aöm;(2)1194Aöm1)2)2)3)饱和磁通密度BsömT480510510485(3)1699Aöm剩磁BrömT12011795190-1矫顽力HcöA·m161214.335©1995-20
