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日本：Mn-Zn铁氧体能高的开关频率下、具有低损失且高饱和磁通密度的新技术
来源:国际新技术资料网
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作者:泛舟
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发布时间: 2014-06-23
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随着近年来电子设备的小型轻量化和便携式设备的普及，开关电源的小型化及高性能化逐渐进步。开关电源在需要电源供给的各种电路中使用，例如个人计算机（PC)中，DSP(DigitalSignalProcessor)、MPU(Micro-processingUnit)等的附近装配有DC-DC转换器。随着构成DSP和MPU的LSI(Large-scaleIntegration)的动作电压的低压化，进行DC-DC转换器向低输出电压化和大电流化的对应。动作电压的降低导致LSI相对于输出电压的变动（ripple)的不稳定动作，因此，采用提高DC-DC转换器的幵关频率的对策。
在开关电源电路中，使用变压器和扼流圈等电感元件。开关频率的高频化使构成电感元件的铁氧体芯的绕组数减少，因此，从开关电源电路的小型化及降低铜损的观点为优选。从这个观点也可以预见开关频率的进一步高频化。
开关电源电路搭载于EV(电车）、HEV(混合动力电车）等，或搭载于移动电话等移动体通信设备，在各种环境下使用，因此环境温度和负载状态有各种变化。因此，开关电源电路不仅自身发热，而且有时还会因其他的周边电路的发热和环境温度，而达到IO(TC附近。这样，开关电源电路在高频下且在各种环境中使用，因此要求其中的铁氧体芯也在高频并且较宽的温度范围和动作磁通密度范围内低电力损失，到高电流值难以磁饱和。
在铁氧体的电力损失中包括涡电流损失、磁滞损失和残留损失。涡电流损失由因电磁感应作用所产生的涡电流而发生的电动势引起，与频率的平方呈比例增加。磁滞损失由直流磁滞引起，与频率呈比例增加。残留损失是残留的损失，磁畴壁共鸣、自然共鸣、扩散共鸣等是主要原因。公知的是电力损失相对于温度呈二次曲线变化，一般在结晶磁各向异性常数K,为0的点达到最小。还有，K,为0的温度还是起始导磁率pi达到最大的温度，也被称为起始导磁率pi的第二峰值（secondaiypeak)。
为了在各种环境下达到低电力损失，在开关电源电路中使用了饱和磁通密度高的Mn-Zn铁氧体芯。但是，Fe2O3超过50mol%的Mn-Zn铁氧体由于尖晶石中的Fe"的存在而具有远远小于Ni-Zn铁氧体的体积电阻率，因此，开关频率升高时涡电流损失所造成的电力损失变大。存在具有Mn-Zn铁氧体的开关电源电路的效率随着高频化而降低的问题。
通过如上分析，Mn-Zn铁氧体被一定程度低电力损失化。由于开关电源的效率很大程度上受铁氧体芯的电力损失的影响，为了使开关电源高效率化，需要进一步的铁氧体芯的低电力损失化。特别是幵关电源的开关频率从lMHz进步到2MHz，进一步进步到4MHz程度的高频化，目前希望一种Mn-Zn铁氧体能够满足即使在如此高的开关频率下、在较宽的温度范围内也具有低损失且高饱和磁通密度的要求。而现有技术的Mn-Zn铁氧体不能满足这种要求。
据恒志信网消息：日本最新研制一种低损失Mn-Zn铁氧体，其即使在lMHz以上、特别是2MHz以上的高频下，在较宽的温度范围和动作磁通密度下也具有低电力损失且高饱和磁通密度。
使用了这种低损失Mn-Zn铁氧体的变压器和扼流圈、开关电源等电子部件具有优秀的产品性能。
这种低损失Mn-Zn铁氧体，即使在lMHz以上、特别是2MHz的高频下，在较宽的温度范围和动作磁通密度下也为低电力损失，并且是高饱和磁通密度。为此，具有使用了本发明的低损失Mn-Zn铁氧体的变压器和扼流圈等电子部件的开关电源能够高效率工作，能够使所搭载的电子设备小型化，并且能够实现低耗电。
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