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日本：Mn-Zn鐵氧體能高的開關(guān)頻率下、具有低損失且高飽和磁通密度的新技術(shù)
來(lái)源:國(guó)際新技術(shù)資料網(wǎng)
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作者:泛舟
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發(fā)布時(shí)間: 2014-06-23
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隨著近年來(lái)電子設(shè)備的小型輕量化和便攜式設(shè)備的普及，開關(guān)電源的小型化及高性能化逐漸進(jìn)步。開關(guān)電源在需要電源供給的各種電路中使用，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC)中，DSP(DigitalSignalProcessor)、MPU(Micro-processingUnit)等的附近裝配有DC-DC轉(zhuǎn)換器。隨著構(gòu)成DSP和MPU的LSI(Large-scaleIntegration)的動(dòng)作電壓的低壓化，進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換器向低輸出電壓化和大電流化的對(duì)應(yīng)。動(dòng)作電壓的降低導(dǎo)致LSI相對(duì)于輸出電壓的變動(dòng)（ripple)的不穩(wěn)定動(dòng)作，因此，采用提高DC-DC轉(zhuǎn)換器的幵關(guān)頻率的對(duì)策。
在開關(guān)電源電路中，使用變壓器和扼流圈等電感元件。開關(guān)頻率的高頻化使構(gòu)成電感元件的鐵氧體芯的繞組數(shù)減少，因此，從開關(guān)電源電路的小型化及降低銅損的觀點(diǎn)為優(yōu)選。從這個(gè)觀點(diǎn)也可以預(yù)見開關(guān)頻率的進(jìn)一步高頻化。
開關(guān)電源電路搭載于EV(電車）、HEV(混合動(dòng)力電車）等，或搭載于移動(dòng)電話等移動(dòng)體通信設(shè)備，在各種環(huán)境下使用，因此環(huán)境溫度和負(fù)載狀態(tài)有各種變化。因此，開關(guān)電源電路不僅自身發(fā)熱，而且有時(shí)還會(huì)因其他的周邊電路的發(fā)熱和環(huán)境溫度，而達(dá)到IO(TC附近。這樣，開關(guān)電源電路在高頻下且在各種環(huán)境中使用，因此要求其中的鐵氧體芯也在高頻并且較寬的溫度范圍和動(dòng)作磁通密度范圍內(nèi)低電力損失，到高電流值難以磁飽和。
在鐵氧體的電力損失中包括渦電流損失、磁滯損失和殘留損失。渦電流損失由因電磁感應(yīng)作用所產(chǎn)生的渦電流而發(fā)生的電動(dòng)勢(shì)引起，與頻率的平方呈比例增加。磁滯損失由直流磁滯引起，與頻率呈比例增加。殘留損失是殘留的損失，磁疇壁共鳴、自然共鳴、擴(kuò)散共鳴等是主要原因。公知的是電力損失相對(duì)于溫度呈二次曲線變化，一般在結(jié)晶磁各向異性常數(shù)K,為0的點(diǎn)達(dá)到最小。還有，K,為0的溫度還是起始導(dǎo)磁率pi達(dá)到最大的溫度，也被稱為起始導(dǎo)磁率pi的第二峰值（secondaiypeak)。
為了在各種環(huán)境下達(dá)到低電力損失，在開關(guān)電源電路中使用了飽和磁通密度高的Mn-Zn鐵氧體芯。但是，F(xiàn)e2O3超過(guò)50mol%的Mn-Zn鐵氧體由于尖晶石中的Fe"的存在而具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Ni-Zn鐵氧體的體積電阻率，因此，開關(guān)頻率升高時(shí)渦電流損失所造成的電力損失變大。存在具有Mn-Zn鐵氧體的開關(guān)電源電路的效率隨著高頻化而降低的問(wèn)題。
通過(guò)如上分析，Mn-Zn鐵氧體被一定程度低電力損失化。由于開關(guān)電源的效率很大程度上受鐵氧體芯的電力損失的影響，為了使開關(guān)電源高效率化，需要進(jìn)一步的鐵氧體芯的低電力損失化。特別是幵關(guān)電源的開關(guān)頻率從lMHz進(jìn)步到2MHz，進(jìn)一步進(jìn)步到4MHz程度的高頻化，目前希望一種Mn-Zn鐵氧體能夠滿足即使在如此高的開關(guān)頻率下、在較寬的溫度范圍內(nèi)也具有低損失且高飽和磁通密度的要求。而現(xiàn)有技術(shù)的Mn-Zn鐵氧體不能滿足這種要求。
據(jù)恒志信網(wǎng)消息：日本最新研制一種低損失Mn-Zn鐵氧體，其即使在lMHz以上、特別是2MHz以上的高頻下，在較寬的溫度范圍和動(dòng)作磁通密度下也具有低電力損失且高飽和磁通密度。
使用了這種低損失Mn-Zn鐵氧體的變壓器和扼流圈、開關(guān)電源等電子部件具有優(yōu)秀的產(chǎn)品性能。
這種低損失Mn-Zn鐵氧體，即使在lMHz以上、特別是2MHz的高頻下，在較寬的溫度范圍和動(dòng)作磁通密度下也為低電力損失，并且是高飽和磁通密度。為此，具有使用了本發(fā)明的低損失Mn-Zn鐵氧體的變壓器和扼流圈等電子部件的開關(guān)電源能夠高效率工作，能夠使所搭載的電子設(shè)備小型化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)低耗電。
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2、開發(fā)研制新產(chǎn)品，參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)
3、利用知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，增強(qiáng)其知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造、利用、管理與經(jīng)營(yíng)能力
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