金属磁粉芯和mnzn铁氧体的对比分析-蒋胜勇
5页1、1金属磁粉芯和 MnZn 铁氧体的对比分析蒋胜勇一、金属磁粉芯和 MnZn 软磁铁氧体同属“软磁家族 ”二、金属磁粉芯目前市场份小但增长速度快于 MnZn 软磁增长的速度根据有关专家的初步统计, 2006年金属磁粉芯在全球年销售额大约为1.8 亿美元,占软磁材料的3%左右,其中高磁通、铁硅铝、铁镍钼在1 亿美元左右。预计高磁通、铁硅铝、铁镍钼市场在未来几年将会以每年40%以上的速度增长,远大于铁氧体等软磁材料的增长速度。三、金属磁粉芯与 MnZn 软磁铁氧体的磁导率及 Bs 对比倍,但饱和磁通密度 Bs 高,两者相比约 2 倍1、金属磁粉芯磁导率远低于 MnZn 软磁铁氧体。 从下表中可看出,金属磁粉芯磁导率在 9-300 左右,同比低功耗 MnZn 磁导率在 1800-3500,高导 MnZn 铁氧体磁导率在 4000-18000。2、金属磁粉芯磁导 Bs 值明显高于 MnZn 软磁铁氧体。从下表中可看出,金属磁粉芯饱和磁通密度 Bs 在 800-15000mT,同比 MnZn 为 300-540mT。2四、不同类型金属磁粉芯的细致说明1、铁粉芯(1P ):是制造差模滤波器和无源 P
2、FC 电感最廉价实用的材料。2、铁粉芯(3P 、4P ):是制造功率扼流圈廉价实用的材料,但一般情况下应用于对空间要求不高的场合。如多数中低频(一般小于50kHz)UPS 电源中大多采用4P 材料作为输出扼流圈。特别提醒应用频率不应超过100kHz。很多情况下采用3P 材料制造差模滤波器或无源PFC 电感是基于应用噪声问题。这里特别指出的是铁粉芯材料有两方面的缺点值得设计者关注,相关细节可以参考厂家的专业说明。一是铁粉芯材料由于磁致伸缩的原因,有时不可避免会造成噪声,一般1P 材料最甚,3P 、4P 材料次之(不同品牌的铁粉芯材料磁致伸缩因子差异比较大),而其它类型的金属磁粉芯材料磁致伸缩因子几乎为零,不存在应用噪声问题。二是铁粉芯材料本身有热衰退问题,即长期在高温下(一般指100以上)使用会造成损耗永久增大,影响铁粉芯材料使用寿命。3、 羰基铁T:由于采用超细铁粉制作,这种材料具有相对较小的涡流损耗,特别适宜于应用在频率100kHz-100MHz 范围(大家知道,磁性材料在小信号下主要表现为涡流损耗,较大信号即功率应用情况下超过100kHz 时涡流损耗占主导地位),是制造高频功率扼流
3、圈(特别是高频谐振电感)、RF 调谐电感芯体理想的材料。4、高磁通H:制造功率扼流圈可以实现体积最小化(即最大功率密度)。在军工领域,考虑到体积最小化和性能最优化,更多选用H125 材料制造差模滤波器和无源PFC 电感。5、铁镍钼Y:制造功率扼流圈可以实现损耗最小化,此外由于选择范围宽,在某些特定场合(如高压小电流输出扼流圈)更具实用性。Y 材料温度系数最小是军工领域应用最为普遍的重要原因。6、铁硅铝A:尽管偏磁性比H 材料略差,损耗比Y 材料略差,但由于价格低廉使得A材料成为制造功率扼流圈性价比最高的材料。 在民品市场, A 材料几乎占据了金属磁粉芯扼流圈 80%以上的市场份额。3五、金属磁粉芯的常见应用领域1差模滤波器差模滤波器的设计比较简单,多数设计人员都知道用金属磁粉芯制造差模滤波器需要单层绕线但不知其故,其实原因很简单,单层绕线一般可以实现高频全频带范围内阻抗最大化。特殊情况下,如希望滤除更多低/高频干扰需要采用多层绕线 /间绕。2无源PFC 电感通常应用频率(指逆变频率)不高(一般指低于50kHz)的情况下,采用有气隙的硅钢是制造无源PFC 电感的较佳选择,但采用金属磁粉芯
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