1、軟磁材料性能二、軟磁鐵氧體材料與其它軟磁合金及金屬粉芯材料參數比較二、軟磁鐵氧體材料與其它軟磁合金及金屬粉芯材料參數比較材料材料性能性能鐵氧體鐵氧體合金合金金屬粉芯金屬粉芯非晶非晶納米晶納米晶i i 5 520K 20K 5 5300K300K5 5450 450 3 3150K150K100K 100K Tc() Tc() 100100500500 500500500750500750210210485 485 570570Bs(T) Bs(T) 0.30.30.5 0.5 0.80.82.42.41 11.2 1.2 0.550.551 11.31.3Hc(e) Hc(e) 0.050.0

2、50.50.5 0.0030.0033 3 0.0030.0033 3tg/itg/i( (1010-6-6) ) 10K10K5 58 82525100K100K1010808030301M1M252540004000100100 （cmcm） 101010108 8 1010-5-5 101010104 4 1.41.41010-4-4 1.31.31010-4-4 三、軟磁鐵氧體材料的優缺點三、軟磁鐵氧體材料的優缺點1 1、優點、優點：高電阻率高電阻率101010108 8cm,cm,而金屬磁只有而金屬磁只有1010-5-5左右左右tanef,tanef,高頻下鐵氧體有優勢。高頻下鐵氧體

3、有優勢。高高頻頻磁導率比金屬磁性材料高，磁導率比金屬磁性材料高，損損耗低。耗低。工作頻率寬。工作頻率寬。 磁磁芯芯易獲得相應形狀和功能易獲得相應形狀和功能 。成本低。成本低。 2 2、缺點、缺點：低低BsBs，單位體積儲能少。，單位體積儲能少。導熱差導熱差抗拉強度小、脆、難加工，但金屬易加工而需軋片或抗拉強度小、脆、難加工，但金屬易加工而需軋片或細粉。細粉。 未加工部位的尺寸有未加工部位的尺寸有2%2%公公差。差。 以上以上優缺點決定了金屬磁性材料用于較高磁通密度優缺點決定了金屬磁性材料用于較高磁通密度的低頻直流的低頻直流，強電大功率場所，如電力工業、輸電變強電大功率場所，如電力工業、輸電變壓

4、器，電機壓器，電機等；等；鐵氧體主要用于高頻、脈沖弱磁場下。鐵氧體主要用于高頻、脈沖弱磁場下。 四、常用軟磁鐵氧體材料四、常用軟磁鐵氧體材料Mg-ZnMg-Zn材料、材料、Ni-ZnNi-Zn材料材料Mn-ZnMn-Zn材料材料 Mn-ZnMn-Zn材料又分為材料又分為： 功率鐵氧體：功率鐵氧體：DMR30DMR30、DMR40DMR40、DMR44DMR44、DMR50DMR50、DMR90 DMR90 ； 高導鐵氧體：高導鐵氧體：R4KR4K、R5KR5K、R7KR7K、R10KR10K、R12KR12K 各鐵氧體的特點比較各鐵氧體的特點比較材料性能使用頻率材料成本工藝特點Mg-Zn電阻率

5、高、Bs低一般25MHZ低燒結設備簡單Ni-Zn電阻率高、晶粒小一般1M-100M高燒結設備簡單Mn-Zn電阻率低、i高一般1MHZ低需氣氛窯燒結五、五、Mn-Zn鐵氧體材料鐵氧體材料Mn-ZnMn-Zn鐵氧體按使用場合分兩類：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，工作在瑞利區以外，要求功率鐵氧體：傳輸較大功率和儲能場合，工作在瑞利區以外，要求P PC C低低BsBs高、高、TcTc高高 高導鐵氧體：為電子線路提供阻抗匹配耦合等，工作在弱場下高導鐵氧體：為電子線路提供阻抗匹配耦合等，工作在弱場下( (瑞利瑞利區之內區之內) )，要求，要求ii高高1 1、功率鐵氧體材料、

6、功率鐵氧體材料主要用于高頻小型化開關電源、電視機顯示器的回掃變壓器等。主要用于高頻小型化開關電源、電視機顯示器的回掃變壓器等。發展過程發展過程7070年代第一代年代第一代 中國中國2KD2KD TDK H35 PHILIPS 3C85 TDK H35 PHILIPS 3C85 適于適于20KHZ 20KHZ 8080年代初第二代年代初第二代 (DMR30)2KBD TDK PC30 EPCOS N27 (DMR30)2KBD TDK PC30 EPCOS N27 適于適于100K100K以下以下8080年代后期第三代年代后期第三代 (DMR40)2KB1 TDK PC40 PHILIPS 3C

7、90 (DMR40)2KB1 TDK PC40 PHILIPS 3C90 適于適于250K250K以下以下9090年代中第四代年代中第四代 DMR50 TDK PC50 PHILIPS 3F4 DMR50 TDK PC50 PHILIPS 3F4 適于適于500K500K以上以上發展方向發展方向 向超低功耗方向發展，已系列化，如向超低功耗方向發展，已系列化，如TDK PC40 44 45 46 47 Pc95TDK PC40 44 45 46 47 Pc95 繼續向高頻化方向發展，可用繼續向高頻化方向發展，可用1M1M的的PC50 PC50 可用可用4M4M的的PHILIPS 3F5PHILI

8、PS 3F5 向低功耗、高向低功耗、高BsBs、高、高TcTc綜合性能方向發展：如綜合性能方向發展：如TDKPc90TDKPc90開關電源變壓器對功率鐵氧體材料的要求開關電源變壓器對功率鐵氧體材料的要求變壓器可傳輸功率為：變壓器可傳輸功率為：P Pth th = c f Bmax Ae Wd= c f Bmax Ae WdP Pthth傳輸功率傳輸功率CC與開關電源電路工作型式有關系數，與開關電源電路工作型式有關系數， BmaxBmax最大允許磁通最大允許磁通AeAe磁路有效截面積磁路有效截面積WdWd繞組設計參數繞組設計參數即即 P Pthth f Bmax Ae f Bmax Ae 上式說

9、明：上式說明：a a 工作頻率工作頻率f f越大，越大， P Pthth 越大越大b b 飽和磁通密度越高，飽和磁通密度越高，P Pthth 越大越大c Aec Ae越大（磁芯體積越大），越大（磁芯體積越大），P Pthth 越大越大 d d 在在P Pthth 一定情況下減少電源體積（減少一定情況下減少電源體積（減少AeAe）必須增大）必須增大f f或或BmaxBmax即即f fB B為表征材料的性能因子為表征材料的性能因子但但B B是由材料成份決定不可無限提高（是由材料成份決定不可無限提高（Mn-Zn Mn-Zn 約約0.5T0.5T），而），而f f提高后會提高后會引磁芯起發熱，制約著引

10、磁芯起發熱，制約著P Pthth 的提高，故引入參數的提高，故引入參數PcPc P Pc c = K f = K fm m B Bn n = fBdH = fBdHCefCef2 2B B2 2/PrPrf=10-100k m=1.3 f=10-100k m=1.3 典型值典型值n=2.5n=2.5f f100K m100K m繼續增繼續增降低磁芯損耗：減降低磁芯損耗：減HcHc增增，減少晶粒尺寸，減少晶粒尺寸當磁芯發熱時磁芯能否正常工作，又引入一個物理量當磁芯發熱時磁芯能否正常工作，又引入一個物理量居里溫度。居里溫度。功率鐵氧體要求高的功率鐵氧體要求高的TcTc，綜上所述，對功率材料的要求為

11、：綜上所述，對功率材料的要求為：大的大的BsBs防飽和防飽和 f f增大時有小的增大時有小的P PL L防發熱防發熱高的高的TcTc防過熱矢效防過熱矢效對磁導率對磁導率ii要求不太高要求不太高功率鐵氧體材料主要性能指標簡述功率鐵氧體材料主要性能指標簡述 A A：功耗（：功耗（power loss)power loss) 意義：意義：磁心從交變電磁場中吸收的轉變為熱能的部分能量。磁心從交變電磁場中吸收的轉變為熱能的部分能量。 功耗與使用關系：功耗與使用關系：功耗越大變壓器轉換率越低，變壓器發熱功耗越大變壓器轉換率越低，變壓器發熱越嚴重。越嚴重。 影響功耗的因素：影響功耗的因素： a a、頻率：頻

12、率越高功耗越高、頻率：頻率越高功耗越高 b b、磁通密度：磁通密度越大功耗越高、磁通密度：磁通密度越大功耗越高 c c、溫度：功率鐵氧體在某一溫度具有最低的功耗、溫度：功率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這一點一般定為變壓器的工作溫度點 功耗與頻率關系圖：功耗與頻率關系圖：(DMR24(DMR24） 10110210310-1100101102103104 100 25200mT100mT50mT25mT Pcv(mw/cm3 )Frequency(KHz)功耗與溫度磁通密度關系圖（功耗與溫度磁通密度關系圖（DMR24DMR24）0204060801001201

13、40100101102103100KHz200mT100mT50mT25mT Pcv(mw/cm3 )Temperature( ）功耗與溫度關系圖（功耗與溫度關系圖（DMR24DMR24）0204060801001200100200300400500f=500KHz/ B=50mTPower Loss Pv(mw/cm3 )Temperature( ）B B ：飽和磁通密度（：飽和磁通密度（BsBs） 意義：意義：磁通密度達到的最高值。磁通密度達到的最高值。 飽和磁通密度與使用的關系：飽和磁通密度與使用的關系： 磁心飽和磁通密度越高、變壓器可傳輸功率越大磁心飽和磁通密度越高、變壓器可傳輸功率越

14、大 影響飽和磁通密度的因素：影響飽和磁通密度的因素： 磁心密度：密度越大、飽和磁通密度越大磁心密度：密度越大、飽和磁通密度越大 溫度：溫度： 溫度越高、飽和磁通密度越低溫度越高、飽和磁通密度越低 配方配方C C ：居里溫度：居里溫度 意義：意義：磁心從鐵磁狀態轉變為順磁狀態溫度，即從磁性材料轉變為磁心從鐵磁狀態轉變為順磁狀態溫度，即從磁性材料轉變為 非磁性材料的溫度非磁性材料的溫度 居里溫度與使用關系：居里溫度與使用關系： 居里溫度要遠遠高于使用溫度居里溫度要遠遠高于使用溫度 影響居里溫度的因素：影響居里溫度的因素： 材料的配方、生產工藝材料的配方、生產工藝 值達到居里溫度后變為值達到居里溫度

15、后變為1 1，與不導磁物質同，與不導磁物質同飽和磁通密度與溫度的關系曲線飽和磁通密度與溫度的關系曲線020406080100120400440480520560Flux Density B(mT)Temperature（ ）D D：直流疊加特性：直流疊加特性 意義：不意義：不作為材料特性介紹，本指標是磁心的特性。作為材料特性介紹，本指標是磁心的特性。 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。的電感。 通常要求電感系數下降率：通常要求電感系數下降率： ALAL（在加直流下）（在加直流下） 100%100% A

16、LAL（在不加直流下）（在不加直流下） 直流疊加與使用的關系：直流疊加與使用的關系：直流疊加達不到要求會造成器件電感達不到要求直流疊加達不到要求會造成器件電感達不到要求 影響直流疊加特性的因素：影響直流疊加特性的因素： 材料材料Bs Bs 直流疊加特性越好直流疊加特性越好 材料材料Br Br 直流疊加特性越好直流疊加特性越好 測試溫度會影響直流疊加特性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氣隙越深直流疊加越好 磁心截面積越大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、我公司功率鐵氧體材料 命名方法命名方法 DMR 40 DMR 40 東磁東磁 軟磁軟磁 號碼

17、號碼 東磁材料東磁材料 TDKTDK材料材料工作頻率普通頻率100KHZ普通DMR30Pc30高BsDMR30D DMR22Hv22100K250KHZ普通DMR40Pc40低功耗普通工作點100DMR44Pc44工作點45DMR46Pc46寬溫DMR95Pc95高Bs高TcDMR90Pc90中高頻250K500KHZDMR55 DMR56 高頻500K1MKHZ普通DMR50Pc50高BsDMR50B TDK公司牌號PC30HV22PC40PC44PC50DMEGC(東磁公司)DMR30DMR30DDMR40DMR44DMR50DMR55FDK6H105H206H206H407H10/7H2

18、0TOKIN3100B2500BBH2BH1B40BH5SIEMENS(EPCOS)N41N92N67N97N49PHILIPS3B83C92/3C933C91/3C943C963F353F3HITACHI/NIPPONSB-5SSB-3LSB-7CSB-9CSBIMTOMITA2E62E6C2E72E8NEOSID MMGF5A/F5CF5F44F45F47LCC THOMSONB1B5 B6 B3B2 B4 F1F2TRIDELTAMf196BMf196A/Mf196Mf198Mf198AKASCHKEK2004K2006K2008TSCTSF-7070TSF-7099TSF-5080CO

19、SMOFERRITESCF101CF196CF129CF138SAMWHAPL-5SM-19BPL-7PL-9NICERA2MBM18/BM25 BM27NC-2H2HM55MISKRA25G15G45G35G75G55G 、各大公司功率鐵氧體材料牌號對照表2 2、高導鐵氧體、高導鐵氧體主要用于局域網隔離變壓器、差模濾波器主要用于局域網隔離變壓器、差模濾波器 寬帶變壓器、低功率驅動變壓器等。寬帶變壓器、低功率驅動變壓器等。發展方向：高發展方向：高ii、寬頻、寬溫、低、寬頻、寬溫、低THDTHD高導鐵氧體的幾個主要指標高導鐵氧體的幾個主要指標 A A、 起始磁導率及電感系數起始磁導率及電感系數

20、B B、 i Ti T特性，溫度系數特性，溫度系數 C C、 i i f f特性特性 D、 比損耗特性比損耗特性 E、 THD特性特性 A A、起始磁導率、起始磁導率 電感系數電感系數 意義：意義： 起始磁導率是反映材料導磁性的一個指標、指在小磁場低頻下材料起始磁導率是反映材料導磁性的一個指標、指在小磁場低頻下材料的磁導率。的磁導率。 電感系數為磁性器件繞一匝時的電感量用符號電感系數為磁性器件繞一匝時的電感量用符號ALAL表示，若電感器表示，若電感器繞線圈匝數為繞線圈匝數為N N 電感器的電感電感器的電感L=NL=N2 2ALAL 起始磁導率、電感系數與使用的關系起始磁導率、電感系數與使用的關

21、系： 起始磁導率越高電感系數就越高，客戶做成的器件的電感量就越高起始磁導率越高電感系數就越高，客戶做成的器件的電感量就越高 影響起始磁導率、電感系數的因素：影響起始磁導率、電感系數的因素： 起始磁導率與材料的配方和工藝有關起始磁導率與材料的配方和工藝有關 電感系數受影響的因素為：電感系數受影響的因素為： 起始磁導率越高電感系數就越高起始磁導率越高電感系數就越高 磁心磁心Ae/LeAe/Le越大，即磁心形狀粗短、電越大，即磁心形狀粗短、電 感系數越高感系數越高 開氣隙越深、電感系數越小開氣隙越深、電感系數越小B B、i Ti T特性特性意義：意義： 材料的磁導率隨溫度的變化特性為材料的磁導率隨溫

22、度的變化特性為i Ti T特性，特性， i i 在很在很 寬的溫度范圍內變化小即為寬溫材料寬的溫度范圍內變化小即為寬溫材料i Ti T特性與使用關系：特性與使用關系： i Ti T特性越好，磁心在很寬的溫度范圍內電感量變化小，特性越好，磁心在很寬的溫度范圍內電感量變化小，就可在很寬的溫度范圍內使用。就可在很寬的溫度范圍內使用。影響影響i Ti T特性的因素：特性的因素： 材料的配方材料的配方 制粉工藝制粉工藝 燒結工藝燒結工藝i Ti T特性關系圖（特性關系圖（R7KR7K）C C、 i fi f特性特性 意義意義： 材料的磁導率隨使用頻率的變化關系即為材料的磁導率隨使用頻率的變化關系即為i

23、fi f特性特性, ,當當i i 降低降低 時時的頻率為截止頻率的頻率為截止頻率 i fi f特性與使用的關系特性與使用的關系： 截止頻率以上材料的截止頻率以上材料的ii值急劇下降，使材料的電感值急劇下降，會造值急劇下降，使材料的電感值急劇下降，會造成產品失效不能使用。所謂寬頻即為截止頻率高。成產品失效不能使用。所謂寬頻即為截止頻率高。 影響影響i fi f特性的因素特性的因素： 材料的制造工藝材料的制造工藝 材料的晶粒尺寸越小截止頻率越高材料的晶粒尺寸越小截止頻率越高 材料的磁導率越低截止頻率越高材料的磁導率越低截止頻率越高 產品的尺寸與形狀產品的尺寸與形狀21i fi f特性曲線圖（特性曲

24、線圖（R7KR7K） D D、 損耗角正切特性損耗角正切特性 損耗角正切意義損耗角正切意義： 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系損耗角正切與使用的關系： 損耗角正切越大、損耗越大，器件的品質越差損耗角正切越大、損耗越大，器件的品質越差 影響損耗角正切的因素：影響損耗角正切的因素： 材料的生產工藝材料的生產工藝 產品開氣隙后產品開氣隙后tan會變小，但會變小，但 不變不變i/tanE E、THDTHD（Total Harmonic Distortion)Total Harmonic Distortion)總諧波失真總諧波失真

25、意義：意義： 磁性器件中輸入正弦波、輸出波形發生了畸變失真，描述失真磁性器件中輸入正弦波、輸出波形發生了畸變失真，描述失真程序的參數程序的參數 THDTHD與使用關系：與使用關系： THDTHD越差、信號失真越大、信號的誤差越大、信息受損失傳輸距越差、信號失真越大、信號的誤差越大、信息受損失傳輸距離變近離變近 影響影響THDTHD的因素的因素： 材料本身的磁滯系數材料本身的磁滯系數 磁心研磨面的平整度磁心研磨面的平整度 磁心的形狀設計磁心的形狀設計3 3、我公司高導鐵氧體材料的特性、我公司高導鐵氧體材料的特性 命名方法命名方法 R 10KR 10K 磁導率大小磁導率大小 軟磁軟磁材料名稱i tan/i(10-6)r（10-6）（2060）居