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TDK产品注释:高频用低损失铁氧体材料PC200

2019-11-27
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随着能够高频驱动的半导体“GaN”的普及,开关电源的高频化也逐渐变成了现实。变压器产品中使用铁氧体材料,但根据驱动频率的不同,磁芯损耗(铁耗)会有很大的变化,这是变压器设计的关键。本推文将介绍为GaN开发的PC200材料的特点及使用时的要点。


TDK的高频Mn-Zn系铁氧体可用于PC95材料的量产。PC200材料是一种铁氧体材料,在700 kHz~4 MHz的频率之间损耗小,在1.8 MHz~2 MHz左右之间电能转换能力最大。


例如,为了抑制蓄电池电压的电压变动,汽车的ECU必须搭载DC-DC转换器,但是为了EMI对策,开关频率上升到了避免AM带的频率(1.8~2.2MHz)。可以说,PC200材料是最适合这种高频驱动的变压器的材料。

图1 高频开关元件 GaN用铁氧体材料

■ 期待通过使用PC200对产品产生的效果
・ 通过高频化应对变压器的小型化
・ 高频驱动条件下的温度上升抑制效果

■ 主要用途
・民生设备:高效率、小型适配器、开关电源等
・工业设备:DCーDC转换器、高输出小型开关电源、逆变器等
・车载产品(EV、HEV):车载充电器 、DC-DC转换器等


*1 频率范围是大致范围。需要在实机上进行动作验证。

*2 关于PC200能支持的尺寸和数量,敬请咨询。


材料特性比较                     未指定公差时,是代表值

图2:磁芯损耗(Pcv)的温度依赖性

图3:磁导率


可根据性能参数(f×B)的图表计算出驱动频率能使用的磁通密度ΔB。

图4 性能参数

动作磁通密度与磁芯损耗(磁芯的发热)相关。

动作磁通密度通过以下公式计算,受到饱和磁通密度或磁芯损耗限制的值为设计值。

磁通密度:B 动作电压:E 圈数:N 磁芯的截面积:A 开关开的时间:τ 

回扫、顺向式转换器中,在300KHz以下动作时受饱和磁通密度限制,在第一第三象限使用LLC共振、全桥式等B的电路时受磁芯损耗的限制。


尤其在200KHz以上时,请参考右图的f×B曲线设定动作磁通密度。


PC200材料的铁氧体磁芯在高频动作时可以抑制发热。因材质不同,最佳动作频率有所变化。

使用热像仪进行的各使用条件的磁芯温度比较

图5 确认温度时使用的电路


如图6所示,在大磁通下使PC200材料动作时,μi增加20%,磁芯损耗增加130%。

使用PC200材料设计产品时,推荐在Hdc=50(A/m)以下的条件下使用。

图7是超过Hdc=50(A/m)的事例

①在第一、第三象限使之动作时,在一侧超过。

②使直流重叠后超过。

图6 以大磁通量使PC200材料动作时的变化

图7 驱动状态(磁滞回线)


以上就是TDK高频用低损失铁氧体材料PC200的介绍,如果您想了解更多相关信息,请点击“阅读原文”进行查看,如您对我们的产品有任何疑问,请给我们留言或者发送您的疑问至product@tdkchina.com,谢谢!


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