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高頻開關(guān)電源變壓器用功率鐵氧體的制備技術(shù)
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(duì)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(jìn)一步增加了對(duì)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(shí)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(lái)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?cè)诰Я?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(chǎng)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(duì)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，
新的電源鐵氧體磁心及其應(yīng)用
pc30材料。第三階段，80年代后期到90年代初期。為了縮小電源體積和減輕重量，開關(guān)電源工作頻率提高到100～500khz，在此頻率范圍鐵氧體磁心的渦流損耗上升，在磁心損耗中居主要支配地位〖2〗，必須從化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行改進(jìn)，提高材料電阻率。為此，開發(fā)的國(guó)產(chǎn)鐵氧體有r2kb1材料。相當(dāng)?shù)膰?guó)外材料有日本tdk公司的pc40材料。第四階段，90年代初期到中期，國(guó)內(nèi)外均著力開發(fā)適用于500khz～1mhz開關(guān)頻率的新材料。典型的國(guó)產(chǎn)鐵氧體材料有r1.4k材料。相當(dāng)?shù)膰?guó)外材料有日本tdk公司的pc50材料（上述材料技術(shù)指標(biāo)見表1）。關(guān)于供1mhz～3mhz開關(guān)電源用的新鐵氧體材料，目前國(guó)外尚處于研制階段。已取得成果的報(bào)導(dǎo)有荷蘭飛利浦公司的3f4材料，可使用到3mhz；日本富士公司的7h10材料，日本東北金屬公司的b40材料，可使用到2mhz。3開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)應(yīng)用圖1功率鐵氧體材料電磁特性＊在16khz、150mt測(cè)量開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)工作中，有關(guān)鐵氧體磁心的設(shè)計(jì)考慮如下參數(shù)：（1）材料性能因子開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)方法很多，但設(shè)計(jì)自由度受到如下限制：1）磁心飽和限制；2）磁心損
電源技術(shù)/電子變壓器
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(gè)低是它的缺點(diǎn)，限制了它的使用范圍，現(xiàn)在正在努力改進(jìn)。后兩個(gè)低是它的優(yōu)點(diǎn)，有利于進(jìn)入高頻市場(chǎng)，現(xiàn)在正在努力擴(kuò)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(guó)內(nèi)金寧生產(chǎn)的jp4e也達(dá)到300mw/cm3。不斷地提高工作頻率，是另一個(gè)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(guò)1mhz。國(guó)內(nèi)金寧的jp5，天通的tp5a工作頻率都達(dá)到500khz至1.5mhz。東磁的dmr1.2k的工作頻率甚至超越3mhz，達(dá)到5.64mhz。磁導(dǎo)率是軟磁鐵氧體的弱項(xiàng)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品一般為10000左右。國(guó)外tdk公司的h5c5，philips公司的3e9，分別達(dá)到30000和20000。采用shs法合成mnzn鐵
單端正激變壓器的設(shè)計(jì)
粒、均勻完整、另相少、內(nèi)應(yīng)力小、氣孔少。 3 單端正激變壓器的設(shè)計(jì)步驟 (1)了解變壓器的各項(xiàng)指標(biāo)要求；(2)選取磁芯材質(zhì)確定△b值；(3)計(jì)算磁芯的ap值，確定磁芯型號(hào)規(guī)格；(4)計(jì)算初次級(jí)繞線匝數(shù)；(5)計(jì)算線徑dw。 4 設(shè)計(jì)舉例 (1) 變壓器相關(guān)參數(shù) input：dc，48 v，50 w；工作頻率：100 khz；傳輸效率：75％；output：5 v；風(fēng)冷散熱：j=400a／cm2。 (2) 根據(jù)變壓器對(duì)鐵氧體磁芯高bs、低功耗的要求、可選用tdk的pc40，pc44，pc50或飛利浦的3f3，3f4材料。綜合考慮性價(jià)比因素，選用tdk的pc40材質(zhì)。因?yàn)楣扌痛判揪哂休^好的屏蔽，有利于解決emi中的棘手問(wèn)題--輻射，所以磁芯形狀選用罐型。同時(shí)不能使局部溫度太高，必須均衡放置發(fā)熱元件．另外還要求較低的紋波和較高的效率，所有這些考慮使得采用正激式比較合適。tdk pc40材料的相關(guān)參數(shù)：考慮磁芯實(shí)際使用中由于高溫效應(yīng)、瞬間情況等引起bs，br的變化，使△b動(dòng)態(tài)范圍變小而出現(xiàn)飽和，因此設(shè)計(jì)時(shí)一般必須留出一定的安全空間，即選擇：則 (3) 計(jì)算磁芯ap值，決定磁芯規(guī)格型號(hào)
電源技術(shù)與電子變壓器
鐵氧體的特點(diǎn)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(gè)低是它的缺點(diǎn)，限制了它的使用范圍，現(xiàn)在正在努力改進(jìn)。后兩個(gè)低是它的優(yōu)點(diǎn)，有利于進(jìn)入高頻市場(chǎng)，現(xiàn)在正在努力擴(kuò)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(guó)內(nèi)金寧生產(chǎn)的jp4e也達(dá)到300mw/cm3。不斷地提高工作頻率，是另一個(gè)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(guò)1mhz。國(guó)內(nèi)金寧的jp5，天通的tp5a工作頻率都達(dá)到500khz至1.5mhz。東磁的dmr1.2k的工作頻率甚至超越3mhz，達(dá)到5.64mhz。磁導(dǎo)率是軟磁鐵氧體的弱項(xiàng)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品一般為10000左右。國(guó)外tdk公司的h5c5，philips公司的3e9，分別達(dá)到30000和20000。采用shs法合成mnzn鐵氧體材料的研究，

高頻開關(guān)電源變壓器用功率鐵氧體的制備技術(shù)
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(duì)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(jìn)一步增加了對(duì)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(shí)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(lái)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?cè)诰Я?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(chǎng)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(duì)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
我國(guó)磁性材料產(chǎn)品檔次不斷提高
，高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用占22%，傳統(tǒng)中低檔產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用占78%。2006年，全球燒結(jié)釹鐵硼磁體的生產(chǎn)量約為4萬(wàn)噸，我國(guó)的產(chǎn)量為3萬(wàn)噸(占77%)，日本的產(chǎn)量為8000噸(占20%)，美國(guó)已不生產(chǎn)釹鐵硼，歐洲僅為300噸(占1%)。我國(guó)鐵氧體磁體的產(chǎn)品質(zhì)量和檔次也有很大的提高，基本上能生產(chǎn)日本tdk公司的各種牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。用鐵磷為原料生產(chǎn)的燒結(jié)鐵氧體永磁性能達(dá)到fb4b，用氧化鐵為原料能生產(chǎn)的磁體性能達(dá)到fb5、fb6。錳鋅軟磁鐵氧體功率材料性能普遍達(dá)pc30—pc40，少數(shù)能生產(chǎn)pc44、pc50等牌號(hào)的產(chǎn)品；高導(dǎo)磁率材料μi普遍達(dá)8000，少數(shù)能生產(chǎn)12000～15000的材料。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家統(tǒng)計(jì)，2006年我國(guó)出口各類磁體23萬(wàn)噸，出口金額僅8.6億美元；進(jìn)口各類磁體6.9萬(wàn)噸，而進(jìn)口金額達(dá)5.7億美元。我國(guó)的磁體價(jià)格遠(yuǎn)低于國(guó)際價(jià)格。
電子信息材料：高附加值增加
品，高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用占22%，傳統(tǒng)中低檔產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用占78%。2006年，全球燒結(jié)釹鐵硼磁體的生產(chǎn)量約為4萬(wàn)噸，我國(guó)的產(chǎn)量為3萬(wàn)噸(占77%)，日本的產(chǎn)量為8000噸(占20%)，美國(guó)已不生產(chǎn)釹鐵硼，歐洲僅為300噸(占1%)。我國(guó)鐵氧體磁體的產(chǎn)品質(zhì)量和檔次也有很大的提高，基本上能生產(chǎn)日本tdk公司的各種牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。用鐵磷為原料生產(chǎn)的燒結(jié)鐵氧體永磁性能達(dá)到fb4b，用氧化鐵為原料能生產(chǎn)的磁體性能達(dá)到fb5、fb6。錳鋅軟磁鐵氧體功率材料性能普遍達(dá)pc30—pc40，少數(shù)能生產(chǎn)pc44、pc50等牌號(hào)的產(chǎn)品；高導(dǎo)磁率材料μi普遍達(dá)8000，少數(shù)能生產(chǎn)12000～15000的材料。據(jù)專家統(tǒng)計(jì)，2006年我國(guó)出口各類磁體23萬(wàn)噸，出口金額僅8.6億美元；進(jìn)口各類磁體6.9萬(wàn)噸，而進(jìn)口金額達(dá)5.7億美元。我國(guó)的磁體價(jià)格遠(yuǎn)低于國(guó)際價(jià)格。錫焊料：無(wú)鉛化促進(jìn)其發(fā)展。錫焊料產(chǎn)品，錫的產(chǎn)品分為精錫、再生錫、錫焊料3大部分，錫焊料行業(yè)在2006年得到了進(jìn)一步的發(fā)展，企業(yè)在進(jìn)一步發(fā)展壯大，同時(shí)又滋生一批新的錫焊料生產(chǎn)企業(yè)，總的特點(diǎn)首先是：產(chǎn)銷量有了進(jìn)一步增加，其中精錫產(chǎn)量為115238噸，占全國(guó)產(chǎn)
中國(guó)磁性材料工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景
：消費(fèi)類產(chǎn)品檔次提高隨著消費(fèi)類產(chǎn)品向數(shù)字化和高性能發(fā)展，對(duì)磁性材料產(chǎn)品提出了更高的要求。如彩電高清晰、數(shù)字化，對(duì)軟磁鐵氧體的功率損耗、磁導(dǎo)率、使用頻率的要求均比模擬機(jī)高。其它的數(shù)字?jǐn)z錄像機(jī)、音響設(shè)備、變頻空調(diào)等要求高檔次的磁性材料。工業(yè)類產(chǎn)品是主導(dǎo)市場(chǎng) 汽車、通訊、計(jì)算機(jī)工業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)高檔磁性材料的發(fā)展。企業(yè)應(yīng)該重視科技進(jìn)步和技術(shù)改造，使產(chǎn)品的檔次能上一個(gè)新臺(tái)階。鐵氧體永磁要有美國(guó)陶8標(biāo)準(zhǔn)以上的產(chǎn)品，鐵氧體軟磁應(yīng)有日本tdk的pc40、pc44、pc50牌號(hào)產(chǎn)品和高導(dǎo)磁材料（大于10000），釹鐵硼磁體要生產(chǎn)n40以上材料，另外粘結(jié)磁體的開發(fā)生產(chǎn)要加快發(fā)展。 2、中國(guó)磁性材料行業(yè)發(fā)展方向軟磁鐵氧體目前應(yīng)用最多的軟磁鐵氧體，按用途和材料可分為：錳鋅功率鐵氧體材料、通訊和電磁兼容（emc）用錳鋅高磁導(dǎo)率鐵氧體材料、偏轉(zhuǎn)線圈用的錳鋅系鐵氧體材料、射頻寬帶和電子干擾（emi）抑制用鎳鋅鐵氧體材料等四大類。材料進(jìn)一步向高頻、高磁導(dǎo)率和低損耗發(fā)展，也就是兩高一低方向發(fā)展。器件向小型化、片式化和表面貼裝化方向發(fā)展
電源技術(shù)與電子變壓器..
體的特點(diǎn)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(gè)低是它的缺點(diǎn)，限制了它的使用范圍，現(xiàn)在正在努力改進(jìn)。后兩個(gè)低是它的優(yōu)點(diǎn)，有利于進(jìn)入高頻市場(chǎng)，現(xiàn)在正在努力擴(kuò)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(guó)內(nèi)金寧生產(chǎn)的jp4e也達(dá)到300mw/cm3。不斷地提高工作頻率，是另一個(gè)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(guò)1mhz。國(guó)內(nèi)金寧的jp5，天通的tp5a工作頻率都達(dá)到500khz至1.5mhz。東磁的dmr1.2k的工作頻率甚至超越3mhz，達(dá)到5.64mhz。磁導(dǎo)率是軟磁鐵氧體的弱項(xiàng)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品一般為10000左右。國(guó)外tdk公司的h5c5，philips公司的3e9，分別達(dá)到30000和20000。采用shs法合成mnzn鐵氧體材料的研

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