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电源用软磁材料

时间:05-19 来源:互联网 点击:

器中的应用已取得良好效果,成为现在生产量最大的非晶合金。可以向电源中的整流变压器,滤波电抗器等电磁元件扩展。1990年开发出的FeMB(M为Zr、Hf、Ta)和FeZrNbBCu微晶合金(Nanoperm合金),不但工频损耗低,而且饱和磁密高,磁致伸缩系数也小,是工频电磁元件用软磁材料中性能比较理想的,在低频领域可以代替硅钢和铁基合金,在中、高频领域可以代替钴基非晶合金和铁镍高导磁合金。1998年开发出FeCoZrBCu非晶合金(商品名Hitperm),饱和磁通密度Bs高达2.0T,可以代替FeCoV系高导磁合金,是低频电磁元件用软磁材料的最新进展。以上介绍的低频领域中应用的非晶和微晶合金的性能见表5。其中Nanoperm型合金还列出中、高频领域的损耗。

  中、高频领域首选的非晶和微晶合金是钴基非晶合金和铁基微晶合金。一般(18~25)μm厚的带材,用于100kHz,小于18μm厚的薄带,用于500kHz~1MHz。钴基非晶合金20μm厚的薄带,P0.2T/100kHz只有30W/kg。现在见到报导最好的3.8μm厚渗铬的CoFeCrSiB非晶合金薄带,P0.1T/1MHz为140W/kg,P0.1T/10MHz为1022W/kg,μe(1MHz)为1×104。表6列出中、高频用非晶和微晶合金的性能,除Nanoperm型微晶合金已在表5中列出外,是现有报导中见到的损耗最低的中、高频软磁材料。

  迄今为止,上述软磁材料所见报导的代表性直流性能列于表7。可以看出,各种软磁材料都有自己的优点,都有自己能显示出综合素质的应用领域,并且在低频、中频和高频领域的应用中进行着激烈的竞争,这也推动各种软磁材料向前发展。

6结语

合金厚度(μm)μe在1kHz下(×104)HC(A/m)Bs(T)损耗(W/kg)λs(×10-6)ρ(μΩcm)
P1.4T/50kHzP0.2T/100kHz
Fe78Si9B13201.02.41.560.24166+27137
Fe81B13C640  1.680.155   
Fe81B13Si4C2150  1.680.06   
Fe81B13Si6150  1.670.075   
Fe76B14Si10250  1.590.055   
Fe90Zr7B3203.05.801.700.2179.7-1.144
Fe90Hf7B3183.24.501.590.1459.0-1.248
Fe84Nb7B9223.67.001.500.1475.7+0.158
Fe83Nb7B9Ga1193.84.801.480.2247.0 70
Fe88.2Co1.8Zr7B2Cu1224.84.201.700.0880.8-0.153
Fe84.2Zr3.3Nb3.5B8Cu11912.01.701.530.0658.7+0.361
Fe85.6Zr3.3Nb3.3B6.8Cu11816.01.201.570.0549.0-0.354
Fe90V1Zr6B3 3.14.61.750.11 -0.3 
Fe91Zr6B3 1.619.21.770.40 -1.3 
Fe89.5V0.5Mn1Zr6B3 2.39.11.780.21 -0.9 
(FeCo)88Zr7B4Cu1 2.0340(4kHz下)2.0P1.0T/10kHz1000   

表5低频领域中应用的非晶和微晶合金性能

合金厚度(μm)μe1kHz下(×104)μe1MHz下(×104)Bs(T)损耗(W/kg)
0.1T/100kHz0.2T/100kHz0.1T/500kHz0.1T/1MHz0.1T/10MHz
Co70.5Fe4.5Si10B15217.0 0.88 60   
(CoFeMo)72.5(SiB)27.52015 0.55 30   
(CoFe)75(SiB)2514.18.00.3 14  742 
(CoFeCr)77(SiB)236.01.81.4 1.4  98 
(CoFeCr)75(SiB)255.58.51.0 2.24 40.61401232
(CoFeCr)75(SiB)253.8  0.503.22 43.41401022
Fe87.3Zr5.9B6.5Ag0.3 28.7 0.3450    
(FeCr)79.5(SiB)20.520 0.61.44 64   
Fe78Al4B12Nb5Cu110 0.71.38   0.2T/1MHz1150 
FeCuNbSiB7.28.00.251.246.16 91  
Fe74Nb3Cu1Si15.5B6.51815 1.23 30.0   
Fe81.5Nb3CulSi2B12.5181.4 1.56 82   
Fe73.5Ta3CulSi3.5B9188.7 1.14 40   
Fe73.5Mo3CulSi13.5B9187.0 1.21 38.2   
Fe71Co10CulNb3Si2B13180.6 1.62 74.8   
Fe73.5Zr3CulSi13.5B9187.5 1.20 48   

表6中高频领域用非晶和微晶合金性能

材料Bs(T)Hc(Oe)μiμmρ(μΩcm)Tc(℃)λs×10-6
取向3%硅钢2.030.50150020000507303
锰锌软磁铁氧体(PW4类)0.500.123000120006.5×10821521
Ni50高导磁合金1.550.15600001600004548025
Ni80高导磁合金0.740.008200000120000055460≤1
铁基非晶合金(厚20μm~40μm)1.560.035000030000013537030
钴基非晶合金(厚20μm)0.580.0051600001000000136205≤1
微晶铁基合金(厚20μm)1.250.0081000008000001296002

表7软磁材料的代表性直流参数

(1)磁粉芯属于一种铁心结构,一种由几类材料复合而成的复合型铁心,不算是软磁材料,因此本文未予以介绍。由于收集的资料有限,本文介绍的软磁材料都属于高维(三维)材料,包括高度为厘米级以上的立体式铁心结构材料和高度为毫米级(低高度)的平面式铁心结构材料。低维材料包括二维材料的薄膜,一维材料的细丝,零维材料的微粉粒。由于只要有一维达到纳米级尺度,就称为纳米材料,因此,很大部分(除

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