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Ferrite Cores For Power Supply and S...
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摘要：根據(jù)高頻開關(guān)電源變壓器用pc44、pc50等功率鐵氧體材料的高起始磁導(dǎo)率(μi)、飽和磁通密度(bs)、低功率損耗(rc)等特性要求，分別討論了配方、添加物和燒結(jié)工藝等關(guān)鍵技術(shù)對該類材料制備的影響。 o 引言 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，進一步增加了對電子設(shè)備的多功能化和高密度化的需求，作為電子設(shè)備不可缺少的開關(guān)電源，迫切要求實現(xiàn)小型輕量化。而為了使開關(guān)電源小型化，首先要求開關(guān)電源變壓器小型化。工作頻率更高的pc44及pc50功率鐵氧體材料和磁芯就是為適應(yīng)這種需求而發(fā)展起來的。 鐵氧體的性能并不是僅僅由其化學(xué)成分及晶體結(jié)構(gòu)決定的，還需要研究和控制它們的密度、晶粒尺寸、氣孔率以及它們在晶粒內(nèi)部和晶粒之間的分布等。因此，制備高性能功率鐵氧體材料，配方是基礎(chǔ)、燒結(jié)是關(guān)鍵。配方和密度決定著材料的飽和磁通密度bs(功率鐵氧體磁芯通常工作于有直流偏置場的狀態(tài)下，高bs是為了保證磁芯具有高直流疊加特性的需要)和居里溫度(fc)，而摻入有效的添加物并與適當(dāng)?shù)臒Y(jié)工藝相匹配，則對鐵氧體的性能具有決定意義，影響著固相反應(yīng)的程度及最后的相組成、密度和晶粒大小等，使軟磁鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu)得到更有效的控制，
出交叉調(diào)整率小，輸入電壓適應(yīng)范圍寬，所用器件少，可有效減小電源的體積、重量。變換器工作頻率選用200khz。 33器件選擇 選擇器件時應(yīng)考慮兩方面的因素。第一是其質(zhì)量等級，第二是器件本身的物理特性。由于本電源用在彈上，其質(zhì)量等級要求高，進口器件如pwm電路uc1842、光電耦合器hcpl5501及電壓基準(zhǔn)tl431等用883b級標(biāo)準(zhǔn)，國產(chǎn)器件選用七專產(chǎn)品。就器件的物理方面考慮，用于開關(guān)電源，主要是高頻特性，溫度特性及體積因素等。 電源的功率變壓器選用日本tdk公司生產(chǎn)的pc44epc19表面貼裝鐵氧體磁芯，高度只有9.9mm，pc44鐵氧體材料的高頻損耗小，居里溫度可達230℃，完全滿足要求。輸出電容器選用高頻特性好的多層瓷介電容器和表貼型固體鉭電容器。這兩種電容器也是國外模塊電源所采用的。目前，國內(nèi)的成都宏明電子公司已有多層瓷介電容器的七專產(chǎn)品，4326廠也有表面貼裝型固體鉭電容器的七專產(chǎn)品。在國外，kemet公司也有符合美國軍用標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。其余電阻器及無極性電容器選用表貼型，有效減小了pwm控制電路的體積。 34結(jié)構(gòu)考慮 電源采用兩層電路板，下
和工作頻率乘積b×f,作為材料的性能因子，并說明在性能因子條件下允許的損耗值。新的分類標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)性能因子把軟磁鐵氧體材料分為pw1,pw2,pw3,pw4,pw5等5類，性能因子越高的，工作頻率越高，極限頻率也越高。例如，pw3類軟磁鐵氧體材料，工作頻率為100khz,極限頻率為300khz,性能因子b×f為10000mt×khz,即在100mt（0.1t）和100khz下，100℃時損耗a級≤300kw/m（300mw/cm3），b級≤150kw/m3（150mw/cm3）。日本tdk公司生產(chǎn)的pc44型軟磁鐵氧體材料達到pw3a級標(biāo)準(zhǔn)，達不到pw3b級標(biāo)準(zhǔn)。 "設(shè)計要點"一文中提出高頻變壓器使用的鐵氧體磁芯在100khz時的損耗應(yīng)低于50mw/cm3,沒指明是選哪一類軟磁鐵氧體材料，也沒說明損耗對應(yīng)的工作磁通密度。讀者只好去猜：損耗對應(yīng)的工作磁通密度是《電源技術(shù)應(yīng)用》2003年6期"設(shè)計要點"一文中的bac典型值0.04~0.075t?還是《電源技術(shù)應(yīng)用》2003年1/2期"設(shè)計要點"一文中的bm值0.237t?不管是0.075t,還是0.237t?要達到100khz下鐵損低于50mw/
單片機的ale信號（如圖1所示），當(dāng)單片機時鐘為6mhz時，則專用鍵盤芯片kb-core的外接時鐘為1mhz的方波信號，信號周期為1μs。如果將該時鐘信號經(jīng)過一個分頻器，使其輸出的信號周期約為tclk=1μs×2 12≈4ms，然后再作為h3的時鐘信號。這意味著鍵盤掃描控制電路約4ms掃描一行按鍵。如果h3中的q2態(tài)沒有被使用，則可以實現(xiàn)約8ms的去抖動延時。通過這樣的設(shè)計，可以免除延時計數(shù)器，簡化電路。4 專用鍵盤接口芯片的實現(xiàn) 根據(jù)實時數(shù)據(jù)校正系統(tǒng)的設(shè)計要求，使用了34上自定義i/o引腳和pc44封裝的cpld來實現(xiàn)專用鍵盤接口芯片kb-core。芯片型號的選擇依據(jù)綜合所需要的宏單元（macrocells）個數(shù)決定。如果借助硬件描述語言vhdl[5]對上述設(shè)計進行描述，綜合結(jié)果需要約140個宏單元；如果改用原理圖輸入方式，則只需約60個宏單元。因此選用xc9572芯片可以滿足上述專用鍵盤接口芯片kb-core的要求。實際使用如圖1和圖2所示。操作結(jié)果表明鍵盤接口芯片性能穩(wěn)定。 來源:零八我的愛
6.5％硅鋼（36w/kg）和鐵基非晶合金（29w/kg）小。還用它制成70khz感應(yīng)加熱裝置的電子變壓器，比0.1mm厚3％取向硅鋼發(fā)熱顯著減少，壽命延長4倍以上。 3.2 軟磁鐵氧體 軟磁鐵氧體的特點是：飽和磁通密度低，磁導(dǎo)率低，居里溫度低，中高頻損耗低，成本低。前三個低是它的缺點，限制了它的使用范圍，現(xiàn)在正在努力改進。后兩個低是它的優(yōu)點，有利于進入高頻市場，現(xiàn)在正在努力擴展。 以100khz，0.2t和100℃下的損耗為例，tdk公司的pc40為410mw/cm3，pc44為300mw/cm3，pc47為250mw/cm3。tokin公司的bh1為250mw/cm3，損耗不斷在下降。國內(nèi)金寧生產(chǎn)的jp4e也達到300mw/cm3。 不斷地提高工作頻率，是另一個努力方向。tdk公司的pc50工作頻率為500khz至1mhz。fdk公司的7h20，tokin的b40也能在1mhz下工作。philips公司的3f4，3f45，3f5工作頻率都超過1mhz。國內(nèi)金寧的jp5，天通的tp5a工作頻率都達到500khz至1.5mhz。東磁的dmr1.2k的工作頻率甚至超
摘要：根據(jù)高頻開關(guān)電源變壓器用pc44、pc50等功率鐵氧體材料的高起始磁導(dǎo)率(μi)、飽和磁通密度(bs)、低功率損耗(rc)等特性要求，分別討論了配方、添加物和燒結(jié)工藝等關(guān)鍵技術(shù)對該類材料制備的影響。 o 引言 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，進一步增加了對電子設(shè)備的多功能化和高密度化的需求，作為電子設(shè)備不可缺少的開關(guān)電源，迫切要求實現(xiàn)小型輕量化。而為了使開關(guān)電源小型化，首先要求開關(guān)電源變壓器小型化。工作頻率更高的pc44及pc50功率鐵氧體材料和磁芯就是為適應(yīng)這種需求而發(fā)展起來的。 鐵氧體的性能并不是僅僅由其化學(xué)成分及晶體結(jié)構(gòu)決定的，還需要研究和控制它們的密度、晶粒尺寸、氣孔率以及它們在晶粒內(nèi)部和晶粒之間的分布等。因此，制備高性能功率鐵氧體材料，配方是基礎(chǔ)、燒結(jié)是關(guān)鍵。配方和密度決定著材料的飽和磁通密度bs(功率鐵氧體磁芯通常工作于有直流偏置場的狀態(tài)下，高bs是為了保證磁芯具有高直流疊加特性的需要)和居里溫度(fc)，而摻入有效的添加物并與適當(dāng)?shù)臒Y(jié)工藝相匹配，則對鐵氧體的性能具有決定意義，影響著固相反應(yīng)的程度及最后的相組成、密度和晶粒大小等，使軟磁鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu)得到更有效的
著，故一般只用于16khz～25khz的民用開關(guān)電源。 上世紀(jì)80年代初，經(jīng)改進實用頻率為25khz～100khz的第二代功率鐵氧體被開發(fā)出來，其最大特點是呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)功耗(20℃～100℃，隨溫度升高，功耗呈下降趨勢)，能有效防止溫升造成的電磁性能下降，且綜合指標(biāo)較好，代表性的產(chǎn)品有tdk的pc30、fdk的 6h10、德國西門子的n27和荷蘭飛利浦的3c80。上世紀(jì)80年代中后期，國外又競相開發(fā)出高頻功耗大幅降低、實用頻率一般可達100khz～500khz的第三代材料，如tdk的pc40、pc44、fdk的6h20和6h40、西門子的n72、飛利浦的3c85和3f3，典型性能指標(biāo)為：bs=490mt～510mt，θf>200℃，po=400m w/cm3～500mw/cm3(100khz，200mt，100℃)，這類材料特別適用于頻率為數(shù)百khz的高頻開關(guān)電源。 進入上世紀(jì)90年代后，第四代功率鐵氧體又開發(fā)成功，代表牌號有tdk的pc50、fdk的7h10和7h20、西門子的n49和n59、飛利浦的3f4、日立鐵氧體的sm--1m、東京鐵氧體(tokin)的b40等，
用于16khz～25khz的民用開關(guān)電源。 上世紀(jì)80年代初，經(jīng)改進實用頻率為25khz～100khz的第二代功率鐵氧體被開發(fā)出來，其最大特點是呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)功耗(20℃～100℃，隨溫度升高，功耗呈下降趨勢)，能有效防止溫升造成的電磁性能下降，且綜合指標(biāo)較好，代表性的產(chǎn)品有tdk的pc30、fdk的6h10、德國西門子的n27和荷蘭飛利浦的3c80。 上世紀(jì)80年代中后期，國外又競相開發(fā)出高頻功耗大幅降低、實用頻率一般可達100khz～500khz的第三代材料，如tdk的pc40、pc44、fdk的6h20和6h40、西門子的n72、飛利浦的3c85和3f3，典型性能指標(biāo)為：bs=490mt～510mt，θf>200℃，po=400mw/cm3～500mw/cm3(100khz，200mt，100℃)，這類材料特別適用于頻率為數(shù)百khz的高頻開關(guān)電源。 進入上世紀(jì)90年代后，第四代功率鐵氧體又開發(fā)成功，代表牌號有tdk的pc50、fdk的7h10和7h20、西門子的n49和n59、飛利浦的3f4、日立鐵氧體的sm--1m、東京鐵氧體(tokin)的b40等，其功耗大大
般只用于16khz～25khz的民用開關(guān)電源。 上世紀(jì)80年代初，經(jīng)改進實用頻率為25khz～100khz的第二代功率鐵氧體被開發(fā)出來，其最大特點是呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)功耗(20℃～100℃，隨溫度升高，功耗呈下降趨勢)，能有效防止溫升造成的電磁性能下降，且綜合指標(biāo)較好，代表性的產(chǎn)品有tdk的pc30、fdk的6h10、德國西門子的n27和荷蘭飛利浦的3c80。 上世紀(jì)80年代中后期，國外又競相開發(fā)出高頻功耗大幅降低、實用頻率一般可達100khz～500khz的第三代材料，如tdk的pc40、pc44、fdk的6h20和6h40、西門子的n72、飛利浦的3c85和3f3，典型性能指標(biāo)為：bs=490mt～510mt，θf>200℃，po=400mw/cm3～500mw/cm3(100khz，200mt，100℃)，這類材料特別適用于頻率為數(shù)百khz的高頻開關(guān)電源。 進入上世紀(jì)90年代后，第四代功率鐵氧體又開發(fā)成功，代表牌號有tdk的pc50、fdk的7h10和7h20、西門子的n49和n59、飛利浦的3f4、日立鐵氧體的sm--1m、東京鐵氧體(tokin)的b40等，其功耗大大低
用于16khz～25khz的民用開關(guān)電源。 上世紀(jì)80年代初，經(jīng)改進實用頻率為25khz～100khz的第二代功率鐵氧體被開發(fā)出來，其最大特點是呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)功耗(20℃～100℃，隨溫度升高，功耗呈下降趨勢)，能有效防止溫升造成的電磁性能下降，且綜合指標(biāo)較好，代表性的產(chǎn)品有tdk的pc30、fdk的6h10、德國西門子的n27和荷蘭飛利浦的3c80。 上世紀(jì)80年代中后期，國外又競相開發(fā)出高頻功耗大幅降低、實用頻率一般可達100khz～500khz的第三代材料，如tdk的pc40、pc44、fdk的6h20和6h40、西門子的n72、飛利浦的3c85和3f3，典型性能指標(biāo)為：bs=490mt～510mt，θf>200℃，po=400mw/cm3～500mw/cm3(100khz，200mt，100℃)，這類材料特別適用于頻率為數(shù)百khz的高頻開關(guān)電源。 進入上世紀(jì)90年代后，第四代功率鐵氧體又開發(fā)成功，代表牌號有tdk的pc50、fdk的7h10和7h20、西門子的n49和n59、飛利浦的3f4、日立鐵氧體的sm--1m、東京鐵氧體(tokin)的b40等，其功耗大大
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