铁氧体磁芯经典PPT课件

1、铁氧体磁芯及其应用，概述，软磁铁氧体材料和磁芯的基础知识，软磁铁氧体磁芯的发展趋势，铁氧体磁芯的典型应用，软磁铁氧体材料和磁芯的基础知识， 磁性材料的分类硬磁(永磁)材料金属永磁(钕铁硼/钐钴/铝镍钴)永磁铁氧体(锶/钡)软磁材料金属软磁(铁/铁镍/铁铝/非晶合金/微晶/纳米晶)软磁铁氧体(锰锌/镍锌/镁锌)旋磁材料旋磁铁氧体(尖晶石系统/石榴石系统/六方系统)力矩磁材料磁记录材料(-Fe2O3/CoO)，软磁铁氧体的定义和特性软铁氧体的主要优点是电阻率比金属磁性材料高得多，这抑制了涡流的产生，使铁氧体能够应用于高频场；利用陶瓷技术可以很容易地制作各种形状和尺寸；化学特性稳定，不生锈；降低制造

2、成本。软磁铁氧体的主要缺点是饱和磁通密度低、质地脆、易碎。软磁铁氧体磁芯有很多种。软磁铁氧体的主要用途是制造各种电感器、变压器、滤波器和扼流圈的磁芯，广泛用于现代电子信息领域，如计算机及其外部设备、办公自动化设备、数字通信和模拟通信设备、互联网、家用电器、电磁兼容设备、绿色照明设备、工业自动化和汽车、航空、航天和军事领域。软铁氧体有广泛的用途。软铁氧体的制造过程是根据预定的配方和高纯度和粉末状的氧化物(如Fe2O3、Mn3O4、氧化锌、氧化镍、氧化镁等)来称重的。)混合均匀，然后预烧结、粉碎、造粒、成型为坯料，在高温(1200-1400)下烧结，然后研磨、检验和包装。软磁铁氧体的机理，磁芯的微

3、观结构，放大500倍，磁畴和磁化过程，磁化曲线和磁滞回线，1。初始磁导率i初始磁导率是磁性材料在磁化曲线开始时的磁导率极限值(=B/H)，即0是真空磁导率(4 10-7 h/m) H是磁场强度(a/m) B是软磁铁氧体的主要技术性能参数，磁导率与磁化曲线的关系，2。有效磁导率e为了便于缠绕，通常将两个形状相同的磁芯配对，在变压器和滤波器中形成闭合磁路。由于磁路各部分的形状和尺寸不同，以及配合面上不可避免的残余气隙(为了提高性能，气隙有时在磁路中被人为打开)，所以应使用有效磁导率来表征磁芯的性能。其中l是电感(H) N是线圈匝数le是有效磁路长度(m) Ae是有效截面积(m2)，开气隙提高了铁芯

4、的抗饱和能力，3。饱和磁通密度Bs (T)被磁化到饱和状态。4.剩余磁通密度Br (T)磁场从饱和状态消除后的剩余磁通密度。5.矫顽力Hc(A/m)在磁场从饱和状态移除后，磁芯继续被反向磁场磁化，直到磁通量密度降低到零。此时的磁场强度称为矫顽力。居里温度Tc ()在这个温度下，材料从铁磁性转变为顺磁性。电阻率 (/m)单位横截面积和单位长度的磁性材料的电阻。8.密度d (kg/m3)单位体积的材料重量，即d=W/V，其中W是芯的重量(kg)，V是芯的体积(m3)，9。功率损耗Pc (kW/m3)高磁通密度下磁芯的单位体积损耗或单位重量损耗。磁通量密度可表示为Bm=E/4.44 f nE，其中B

5、m是磁通量密度的峰值(t)，f是频率(Hz)，n是线圈匝数Ae是有效横截面积(m2)，E是激励电压的有效值(v)，磁滞损耗Ph和涡流系数cu，PC=ph PE pr=f bdhcf2bm2/ pr，功率损耗组成，10。电感系数AL (nH/N 2)电感系数定义为线圈在具有一定形状和尺寸的磁芯上每匝产生的电感，即，在公式AL=L/N2中，L是具有磁芯的线圈的电感(h)，N是线圈匝数，NCD MnZn软磁铁氧体材料分类1。低压系列功率铁氧体材料主要用于开关电源变压器、扼流圈等功率转换领域，包括LP1、LP3、LP3A、LP4、LP5、LP9、LP13等。2.高磁导率惠普系列铁氧体材料主要用于数字通

6、信领域的电磁干扰滤波器、宽带和脉冲变压器，包括HP1、HP2、HP3、HP3A等。NCD功率铁氧体材料特性、NCD高导磁率铁氧体材料特性、常用铁氧体磁芯特性：E (EE、EF、EI):简单经济外形；方形截面不易缠绕粗线；磁芯的有效面积较大；磁性屏蔽不良。平面ee(平面EE，平面EI):低结构；泄漏通量小；寄生特性的重复性好；易于组装；节约成本；高可靠性；良好的热特性，易于散热。EFD :型具有非常低的结构高度；高传输功率密度；各种配件，包括贴片骨架。type :型立方体设计有利于高密度组装；优秀的磁屏蔽；多输出变压器易于设计。ER型：圆中心柱；侧腿有圆弧；为了获得更小的尺寸，配有贴片骨架和夹具

7、；中等磁屏蔽效应。ETD型：交流/DC变换器的最佳形状；开关电源变压器的最高频率可达200千赫；传输一定功率的最小体积和重量；高效安装部件；中等磁屏蔽。p(罐)型：优秀的磁屏蔽；各种材料和尺寸齐全；组装和安装困难；导出很困难；很难隔离电源。PQ型：圆形实心铁芯柱和圆形绕组空间；矩形外观设计；磁芯对的顶部和底部完全平坦，可以与散热器有良好的热接触；良好的磁屏蔽。RM :型标准化规范；全套配件；易于自动缠绕；简单的安装系统；有效利用印刷电路板区域；宽出口槽；良好的磁屏蔽。U形：简单而经济的形状；可以拼接以获得更大的功率；大尺寸；没有自我屏蔽效应。环(环)简单而经济的形状；非常低的杂散通量和漏电感；

8、缠绕不容易。，软磁铁氧体的发展趋势，更高的磁导率，更低的损耗，更高的饱和磁通密度，更宽的使用频率，更小的使用温度范围，更小的体积和更低的安装高度，更高的磁导率Tdk:H5 C2(=10000)H5 C3(=15000)H5 C5(=30000)，更低的损耗，Tdk:pc30(pcv=600 kw/m3)pc40(pcv=410 kw/m3)pc44(pcv=300 kw/m3)pc47(pcv=300 kw/m3) ferro xcube:3 c90(fmax=300 khz)3 F3(fmax=500 khz)3 f35(fmax=1 MHz)3 F4(fmax=2 MHz)3 F5(fma

9、x=4 MHz)，更高的使用频率(1):功率材料，更高的使用频率(2):高磁导率材料(更高阻抗)，更宽的使用温度范围(1):功率材料TDK:PC40(80 110时的低损耗)PC95(25 110时的低损耗) 较低的安装高度，符合世界铁氧体材料发展趋势的NCD研发系统，NCD铁氧体材料与世界主要制造商材料的对应关系，铁氧体磁芯的典型应用，信号处理(ADSL和局域网宽带变压器)电源转换(开关电源、液晶背光逆变器、汽车电子、绿色照明)电磁干扰抑制(共模扼流圈、电磁干扰滤波器)大磁芯的应用(逆变焊机、高频感应加热)，信号处理1，ADSL宽带变压器2，局域网接口变压器1。ADSL宽带变压器)，ADSL

10、(非对称数字用户传输线)通信原理图，主要功能：阻抗匹配和隔离，主要技术要求：宽带(20千赫 1.1兆赫)，低插入损耗，低总谐波失真系数，低插入损耗和总谐波失真是保证ADSL传输距离和避免数据错误的关键因素。关于总谐波失真，总谐波失真=20微克(V3/V1) V1被定义为基波振幅。V3是三次谐波THD B CDF B(材料滞后系数)的幅值：与材料损耗特性相关CDF(芯部失真系数):与芯部的形状和尺寸相关，合适的材料：高磁导率(4000 10000)，低THD/低B(0.210-61/mT)，如ACME : A101 Ferroxcube 33603 E55TDK:DN70ND 3360 HPX(

11、正在初步研究中)3E 55低总谐波失真材料，特别适用于非对称数字用户线应用，总谐波失真与温度的关系(10mt，25千赫)，环氧树脂改进的磁芯，如环氧树脂和EPX，具有较低的总谐波失真，2。局域网接口变压器，主要功能：阻抗匹配，抑制电磁干扰主要技术要求：最小器件体积100千赫，高电感070，高DC叠加特性(Idc8mA)适用材料：“双高”材料，具有高磁导率和高饱和磁通密度，例如，Ferroxcube:3E 28TK:DN50EPCOS:T55适用磁芯：H2.54/1.27毫米至3.94/2.24毫米磁环，电源转换1，开关模式电源(交流-DC，DC-DC开关电源、典型的开关电源电路和其中使用的磁性

12、器件。开关电源的基本电路原理：交流输入先通过电磁干扰滤波电路，然后整流滤波到DC，再由开关斩波电路转换成高频交流。经主变压器变换隔离后，由快速恢复二极管高频整流，再经扼流圈和电容滤波，输出平滑DC。开关电源有三种常见的电路类型：反激式、正向式和推挽式，以及它们的优缺点。根据电路类型，选择合适的磁芯类型、可传输功率、磁芯规格与输出功率的关系(100kHz开关电源)，以及铁氧体磁芯变压器的材料性能因数，其通过功率与工作频率f和最大允许磁通密度Bmax的乘积成正比。显然，高(fBmax)产品允许较小的核心体积传输相同的功率；相反，使用高(fBmax)铁氧体材料，相同铁芯尺寸的变压器可以传输更多功率。

13、我们称这种产品为“性能因数”，这是一个与铁氧体材料相关的参数。功率铁氧体的功率因数特性，主变压器铁心的技术要求：工作频率范围和工作温度范围(一般80-100，便携式40-70)内功率损耗低，负温度系数；高饱和磁通密度。合适的材料：lp3 (200 khz， tdkpc40) lp3a (300 khz，高性能， tdkpc44) lp5 (300 khz-1 MHz， tdkpc50) lp9 (300 khz，宽温度，TDK PC95)，2。液晶背光逆变器。液晶电视是在黑白液晶上贴上红、蓝、绿三色的滤光膜，荧光灯从后面照亮液晶显示图像。上图显示了液晶上的丁字外观。液晶电视图像显示原理、背光单

14、元、液晶面板、液晶模块框架、各种液晶显示器件、CCFL、接口电路、背光逆变器、CCFL)、液晶背光逆变器、晶体管、集成电路、扼流圈、芯片电感、升压变压器、电阻、升压变压器的主要技术要求：50 100千赫低损耗、负损耗温度系数、低剖面、高尺寸精度、适用于LP3、LP3A和LP9的材料、适用于EFD、EE、EI、CI和用户界面的铁芯形状、3。混合动力电动汽车DC-DC变换器混合动力电动汽车是一种由汽油发动机和蓄电池驱动的汽车。它具有节能、低排放、低噪音等优点。并保持了传统内燃机车行驶里程长的固有特点，因此具有很大的发展潜力和很好的市场前景。随着油价的上涨和环保要求的提高，混合动力汽车在未来五年将有

15、很大的发展。1997年，丰田推出了世界上第一辆批量生产的混合动力普锐斯。丰田普锐斯外形图和动力系统示意图。为了实现复杂的功率转换和传输功能，普锐斯电力系统中使用了许多用于功率转换的变压器和扼流圈。为了确保在恶劣环境下长期可靠运行并保持高效率，这些变压器和扼流圈的铁芯由高性能、宽温度和低损耗功率铁氧体材料制成，如TDK PC95或FDK 6H60。为了适应汽车电力电子快速发展的要求，NCD于2005年成功开发出类似于PC95的宽温电力材料LP9。与其他制造商的类似材料相比，以前的功率铁氧体材料的低磁滞损耗和高磁导率的特性只能在温度点附近实现，在该温度点，由于磁晶各向异性常数K1的温度依赖性很大，K1被补偿为零。混合动力汽车动力系统中DC-DC变换器的核心材料要求在-125范围内具有低损耗和高效率，因此有必要开发一种在较宽温度范围内具有低损耗特性的新材料。在深入研究影响磁晶各向异性常数K1温度依赖性的各种因素的基础上，NCD通过优化成分和严格控制微观结构，大大降低了磁晶各向异性对温度的依赖性，使LP9材