21世纪软磁铁氧体材料和元件发展趋势_电子镇流器技术的空间_百度空间
随着21世纪信息技术和电子产品数字化的发展,对软磁铁氧体和元件提出了新的要求,如器件的小型化、片式化、高频化、高性能、低损耗等。在今后10年内,重点要发展高频低功耗、高磁导率材料和片式化的表面贴装软磁元件,在非晶软磁金属和磁记录材料方面,发展纳米材料。21世纪是xx产品发展时期,而中低档产品相对逐渐萎缩,如不迎头赶上,中国的磁性材料及不品将会推动市场。根据今后世界工业的发展,我们分析21世纪软磁铁氧体材料和元件的发展趋势。
    软磁铁氧体是电源变压器中使用比较早的软磁材料,随着开关电源工作频率越来越高,相应的材料一代接一代的开发出来。七十年代初,为适应开关电源市场的需要,开发出{dy}代功率铁氧体材料,如TDK的H35。这种材料由于其功耗大,只适用于工作频率在20kHz左右的民用开关电源。八十年代初,第二代功率铁氧体材料问世,如YDK的H7C1(PC30),这种材料具有负温度系数功耗,随着温度升高,功耗呈下降趋势,适用的工作频率为100kHz左右。八十年代后期,为适应高频开关电源的发展,开发出第三代功率铁氧体材料,如TDK的PC40材料,其工作频率为250kHz左右,这类材料特别适用于工作频率为数百千赫的开关电源,现在被广泛应用于工业类的开关电源中。进入九十年代中期,由于信息技术对器件小型化、片式化的要求,第四代功率铁氧体材料已开发成功,如TDK的PC50牌号材料。这种材料的工作频率可达500kHz以上,进一步为开关电源的轻、小、薄作出贡献,是今后软磁铁氧体的发展方向。
    我国新发布的“软磁铁氧体材料分类”行业标准,把功率铁氧体材料分为PW1-PW5五类,其适用工作频率也逐步提高。如适用频率为15-100kHz 的PW1材料;适用频率为25-200kHz的PW2材料;适用频率为100-300kHz的PW3材料;适用频率为300kHz-1MHz的PW4材料;适用频率为1-3MHz的PW5材料。目前,国内的企业已能生产相当于PW1-PW3材料,PW4材料只有在部分企业小批量试生产,PW5材料有待于进一步开发和生产。
    由于信息产业的高速发展,传统的普通软磁铁氧体已经不能满足新兴的信息网络技术的要求,高磁导率材料成为许多新兴的IT技术不可缺少的组成部份。另外,电子技术应用的日益广泛,特别是数字电路和开关电源应用的普及,电磁干扰问题日趋严重。高磁导率软磁铁氧体磁芯能有效地吸收电磁干扰信号,以达到抗电磁场干扰的目的。随着电子产品向高频、高速、高组装密度发展,以各种电子、电力线路中必须采用EMI磁芯,才能满足抗电磁干扰和电磁兼容的要求。高磁导率软磁铁氧体主要特性是磁导率特别高,一般要求在1000以上,从而可以大大地缩小磁芯体积,并且希望提高工作频率。现在,TDK在过去生产的H5C2(μi>10000)的基础上,又先后开发生产H5C3(μi>13000)、H5D(μi>15000)和H5E(μi>18000)等毓的高磁导率材料。目前我国较多企业能大批量生产磁导率在5000-7000的材料,有部分企业能生产10000的材料,但大于1000的材料还尚处于开发试制的阶段。同时,高磁导率磁芯的表面质量必须很好,必须涂覆一层均匀、致密、绝缘的有机涂层,这是国内产品的一个技术难点。
    在片式电感器中,叠层型片式电感器现在居主流地位,其尺寸已由原来的3216(3.2X1.6mm)缩小到目前主流产品1005(1.0X0.5mm),这类超小型电感器广泛应用于通讯和抗电磁干扰(EMI)及电磁兼容(EMC)设备。在低档应用领域,片式电感器可能被片式磁珠取代,所以,制造商已开始生产集成有电容器的薄膜片式电感器。如为了避免开关电源的开关噪声污染电源网络,在电源输入端均设置铁氧体输入滤波器。因为开关噪声是共模信号,所以可采用电流补偿原理一避免磁芯饱和,即在磁民间上绕制两组匝数相等的反接串联的线圈,使负载电流产生的磁场抵消,从而使共模信号被电感阻抗所阻断。这类滤波器被广泛应用于使用高频开关电源的计算机、程控交换机、电源整流器等领域。
    由于微电子技术的发展,电子设备的体积和重量大大减少;因此,要求电子变压器也要相应地减小体积和重量。开关电源,即电源采用电网直接整流,自从七十年代初起将直流变换器的开关变压器的频率提高到20kHz,从而取代了笨重的50Hz整流变压器。这革命性的技术发展,使电子变压器的体积可减小3-5倍左右,重量可减轻3倍。50Hz电感式霓虹灯变压器改用电子工霓虹灯高频变压器后,体积约减小1-2倍,重量约减轻4倍;更重要的是符合绿色照明工程节能要求。随着高频低损耗的软磁铁氧体出现,开关电源的开关频率已从20kHz提高到10MHz左右,使电子变压器的和重量还可进一步减小。所以,电子变压器的高频化是电子设备小型化和轻量化的必然发展趋势。对软头绪铁氧体来说,必须解决频率在500kHz以上时具有较小的功率损耗。
    当电子变压器微型化时,通常采用表面贴装技术,电子变压器的绕组休用层叠式印刷导体,软磁铁氧体磁芯设计成低高度和薄膜化磁性元件。在电信设备和数字网络中,为了使传输的模拟信号或数字脉冲信号无明显的失真,要求使用的宽带脉冲信号变压器。低功率宽带变压器的频宽与磁导率成正比,因此高磁导率软磁铁氧体被广泛用于宽带脉冲变压器。随着数字电子设备集成化程度的提高,脉冲变压器已成为印刷电路板上的{zd0}的功能元件,将成为今后主要的发展方向之一。



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