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軟磁鐵氧體材料的市場發展

2019-07-30 16:05:16 海寧市三林電子有限公司 瀏覽次數 2866

近年來,電子產品向輕、薄、短、小方向的發展,對軟磁鐵氧體材料的性能提出了更高的要求,其中高磁導率錳鋅材料是隨著市場發展變化最快,市場前景最好的材料之一。高磁導率錳鋅鐵氧體材料主要用于電子電路寬帶變壓器,綜合業務數字網(ISDN)、局域網(LAN)、寬域網(WAN)、背景照明等領域的脈沖變壓器,抗電磁波濾波器等領域。這些領域的磁芯基本上是在弱場下工作,這時材料的高磁導率就會顯示出獨特的優越性。

1、首先,材料的磁導率較高時,較少的線圈匝數就可以獲得需求的電感量,進而有效地降低線圈的直流電阻及由其引起的損耗。

其次,使用磁導率高的材料能明顯減小變壓器的體積,有利于器件和系統的小型化、輕量化。這些特點順應了電子產品的發展趨勢,目前其產量已占全部軟磁鐵氧體總產量的25%以上。

隨著通信、計算機、網絡等電子信息產業的高速發展,其市場需求以年均20%以上的速度高速增長。因此,國內外相關企業對高磁導率MnZn鐵氧體的研究都非常重視,研究成果不斷涌現。材料研究進展早期高導材料的發展只是片面追求高磁導率和一定的居里溫度。然而,這種材料在實際中的應用十分有限,應用市場大量的需求要求材料不僅要具有高的初始磁導率,同時必須具有良好的溫度性、頻率特性、低的損耗、高的阻抗和良好的疊加性能等。這就要求在提高磁導率的同時,兼顧其他性能參數,使材料性能達到一個很好的平衡。

高磁導率領域的研究已經從簡單的追求高磁導率方面轉移到提高綜合性能來,這是當前高磁導率鐵氧體的發展趨勢,其市場需求具有以下一些顯著特征: 

①普遍的寬溫要求目前,市場需求對許多材料性能都提出了寬溫的要求。磁導率具有寬溫特性。現代通信設備的戶外設施,如中繼器、增音機、微波接力站、海底電纜、光纜水下設備等,不僅要求耐高溫,還要承受嚴寒,要求通信設備都能可靠穩定地工作。因而很多客戶都要求材料在-40~+80°C,甚至到125°C的寬溫范圍,電感都能滿足要求,這就要求材料從低溫到高溫都具有很高的磁導率。

②具有高居里點。這種材料主要應用在汽車電子中,由于汽車內的特殊條件,要求工作溫度在-50~+150℃,一般高磁導率材料的居里溫度很難達到這么高。

③阻抗具有寬溫特性。對用于抗電磁干擾的器件共模扼流圈來說最重要的一個元件指標是阻抗,一些客戶要求材料在很寬的溫度范圍內阻抗都能夠滿足要求。 

④低諧波失真(THD)具有寬溫特性。隨著網絡技術的快速發展,xDSL調制解調變壓器得到了廣泛的應用。這類材料的磁芯要求具有低的THD.現在許多下游企業對磁芯THD的要求,不再僅僅局限在常溫,往往要求材料在-20℃,甚至更寬的溫度范圍內的都能滿足要求。

⑤高直流疊加具有寬溫特性。 

2.低諧波失真(THD)要求。近年來,通信技術快速發展,xDSL(包含非對稱數字用戶線ADSL和對稱數字用戶線SDSL)技術得到廣泛引用。對用來實現隔離、阻抗匹配和高低通濾波功能的高磁導率鐵氧體磁芯的需求量越來越大,同時對鐵氧體磁芯提出了更高的要求。為了在信號傳輸過程中減小波形失真,減少傳輸錯誤,延長傳輸距離,要求變壓器具有低的總諧波失真。

總諧波失真與磁芯材料的性能、磁芯的幾何形狀和變壓器的設計直接相關。其中與磁芯材料性能相關的指標是比磁滯損耗系數ηB,它表征鐵氧體材料在一定磁通密度變化情況下的損耗特性。國內外廠家都十分重視這一市場,并積極應對,開發出了各自相應的低THD材料。

3.直流疊加要求隨著局域網(LAN)大規模發展,100Mbps的傳輸速度成為主流,為了達到器件的小型化和薄型化,滿足直流偏置情況下電感的要求,需要大量具有良好疊加性能的鐵氧體磁芯。在這方面TDK公司先開發出了DN45材料,μi=4500±25%,其使用溫度在0~70℃之間,與傳統的HP5材料(5000±25%)相比,其直流疊加特性提高30%以上。隨后,隨著寬溫要求的提出,該公司又開發出了能工作在-40~85℃的DNW45新材料,其μi=4200±25%,與DN45相比,其直流疊加特性又提高23%。

4.高阻抗要求電子技術的迅猛發展,使得電磁污染問題日益突出。為了限制電磁干擾的危害,許多國家都對電子產品制定了電磁兼容標準,要求電子設備本身抗電磁干擾要達到一定的標準,同時對周邊的電磁干擾必須限制在一定程度。這就需要大量的抗電磁干擾磁芯,其最重要的元件指標就是阻抗。吸波材料在電磁干擾上也起到了重要作用,使電磁兼容測試更容易通過,而且方便快捷簡單,貼上吸波材料即可。

此外,越來越多的客戶還要求材料具有高的穩定性,主要包括: 

1)應力穩定性,要求材料在由于繞線,封裝,壓簧等使用過程產生應力后電感的跌落要小;

2)時間的穩定性,要求材料減落系數要小;

3)溫度穩定性,要求溫度系數、抗熱沖擊能力等滿足要求;

4)磁場穩定性,包括弱磁場下品質因數Q值和比磁滯損耗系數ηB的穩定性等。

(本文轉自大比特)

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