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日本：Mn-Zn鐵氧體能高的開關頻率下、具有低損失且高飽和磁通密度的新技術
來源:國際新技術資料網
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作者:泛舟
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發布時間: 2014-06-23
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隨著近年來電子設備的小型輕量化和便攜式設備的普及，開關電源的小型化及高性能化逐漸進步。開關電源在需要電源供給的各種電路中使用，例如個人計算機（PC)中，DSP(DigitalSignalProcessor)、MPU(Micro-processingUnit)等的附近裝配有DC-DC轉換器。隨著構成DSP和MPU的LSI(Large-scaleIntegration)的動作電壓的低壓化，進行DC-DC轉換器向低輸出電壓化和大電流化的對應。動作電壓的降低導致LSI相對于輸出電壓的變動（ripple)的不穩定動作，因此，采用提高DC-DC轉換器的幵關頻率的對策。
在開關電源電路中，使用變壓器和扼流圈等電感元件。開關頻率的高頻化使構成電感元件的鐵氧體芯的繞組數減少，因此，從開關電源電路的小型化及降低銅損的觀點為優選。從這個觀點也可以預見開關頻率的進一步高頻化。
開關電源電路搭載于EV(電車）、HEV(混合動力電車）等，或搭載于移動電話等移動體通信設備，在各種環境下使用，因此環境溫度和負載狀態有各種變化。因此，開關電源電路不僅自身發熱，而且有時還會因其他的周邊電路的發熱和環境溫度，而達到IO(TC附近。這樣，開關電源電路在高頻下且在各種環境中使用，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作磁通密度范圍內低電力損失，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作用所產生的渦電流而發生的電動勢引起，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、擴散共鳴等是主要原因。公知的是電力損失相對于溫度呈二次曲線變化，一般在結晶磁各向異性常數K,為0的點達到最小。還有，K,為0的溫度還是起始導磁率pi達到最大的溫度，也被稱為起始導磁率pi的第二峰值（secondaiypeak)。
為了在各種環境下達到低電力損失，在開關電源電路中使用了飽和磁通密度高的Mn-Zn鐵氧體芯。但是，Fe2O3超過50mol%的Mn-Zn鐵氧體由于尖晶石中的Fe"的存在而具有遠遠小于Ni-Zn鐵氧體的體積電阻率，因此，開關頻率升高時渦電流損失所造成的電力損失變大。存在具有Mn-Zn鐵氧體的開關電源電路的效率隨著高頻化而降低的問題。
通過如上分析，Mn-Zn鐵氧體被一定程度低電力損失化。由于開關電源的效率很大程度上受鐵氧體芯的電力損失的影響，為了使開關電源高效率化，需要進一步的鐵氧體芯的低電力損失化。特別是幵關電源的開關頻率從lMHz進步到2MHz，進一步進步到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頻率下、在較寬的溫度范圍內也具有低損失且高飽和磁通密度的要求。而現有技術的Mn-Zn鐵氧體不能滿足這種要求。
據恒志信網消息：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、開關電源等電子部件具有優秀的產品性能。
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電源能夠高效率工作，能夠使所搭載的電子設備小型化，并且能夠實現低耗電。
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