作者：李守运   2009-11-1

      随着电子技术的飞速发展，各种新材料新器件和新技术不断涌现，对磁性材料的要求越来越高不但性能要好，要求在更高的频下具有高电阻率，高起始磁导率，损耗要求要更低。在实践中总体要求三高一低（1 高频率 2 高效率 3 高磁导率 4 低损耗），而且提出更多的特性需求为软磁材料市场带来无限商机 。目前大部分功率型电子产品如节能灯.电子镇流器.电子焊机.开关电源等内部设计有几个明显特点：1.内部零件体积最大的是磁性材料 2.最重的零件是磁性材料3.功耗最大的是磁性材料 4.温升最高的是磁性材料 5.最难散热的是磁性材料 6 最怕冲击振动的是磁性材料 7.最难设计的零件也是磁性材料。随着应用领域的不断扩展，不同的应用领域对磁性材料的需求各有不同，而且要求越来越高。经过长期的实践应用中遇到一些技术问题和大家共享和交流一下。

 

1 滤波材料

2  节能灯镇流器用磁环

3 .  功率型电感和变压器用磁芯                                                                                                       一 . 滤波材料  

 电磁兼容的重要性已经受到世界各国的高度重视 ，EMC 的标准正在影响电子产品的生产研发 。抗干扰能力强的滤波器对磁性材料的要求越来越强.  研发新的高效滤波器期待新的高导磁材的出现 ，现有市面上的高K滤波磁芯难以满足新型电子产品的设计需求 。EMI滤波器对磁心的要求是

1.磁芯电感量越大越好.初始磁导率也要求要高，体积则越小越好，便于设备小型化.低成本。

2. 高频损耗要大，低频损耗要小以便把扰频电压形成涡流转换成热量消耗掉并且要求对低频损耗极小。

3.温度曲线要好，要求在尽可能的温度范围内保持其性能不变工作稳定。

4.在滤波器的造型设计上要有新的创意。传统的 滤波器采用高导材料做成E型或C型，把结合面麽成镜面以增加电 感 量，也有做成ET型增加滤波器效率但是绕线工艺又会以匝间电容的形式把谐波反馈回输入端使滤波效果大打折扣，所以在实践中这往往是滤波效果不好的原因之一。因此滤波器在造型设计上还是大有文章可做。

二，节能灯镇流器用磁环

      目前节能灯镇流器用磁环大都选用PC30或PC40材料。虽然各个厂家都说是PC30或PC40但是各个厂家的材料配方和工艺都不尽相同，所以在应用上很难统一标准。这給电路设计和批量生产带来很大困难,由于节能灯镇流器所使用的磁环功能为脉冲变压器，其初级从输出电流中吸收功率在次级输出次生电流推动晶体管工作，所以要求磁环工作在电流峰值饱和区，当电流临近峰值时磁环饱和次级电流变小此时晶体管只有很小的基极维持电流提高了晶体管的效率。特别是小功率节能灯多数厂家磁环使用不合理造成电流采样功率偏小导致晶体管激励不足.使节能灯镇流器在高电压200V--260V时较为稳定，低于200V时启动困难且易损坏。而大功率节能灯用磁环电流采样又太强很难调整到最佳工作点。建议能开发出初始磁导率高和有效磁导率高，且低损耗易饱和的磁环,使磁环工作在电流峰值超前饱和状态，既减小了晶体管的推动电流又减少了功耗。也給电路调试带来很大的方便。

 

三.功率型电感和变压器用磁芯

 

1.要求功率型磁芯有更高的居里点300---400度，和良好稳定的温度曲线。这会将应用范围扩展到很多领域。

2.要求低损耗，最好不导电减少涡流损耗。

3.有较高的磁导率，和效率从而减少磁材的体积和使用成本。

4.向更高的频率努力，在应用领域向高频进军势头很猛。

5.减少磁致伸缩效应，减少噪音和谐波。

6.在造型设计上要考虑散热和开了气隙以后的效率和稳定性。

  

引起大家关注的几种磁材特性和趋势

1.效率与体积

2.频率与材质

3.居里点与温升

4.磁致伸缩与噪音谐波

 

1.效率与体积

    大家都知道理想的功率型磁芯是效率高损耗低，温升低，抗饱和能力强，体积小等优点，为更方便设计应用在实践中我们发现磁芯的外形设计上潜力很大，相同的材质造型不同效率不同。如EE型和EC型磁芯一般都在中心柱上开气隙，如果在E型两边开气隙效率就能提高很多，在磁路设计上磁路要合理尽量短，多用磁材少用漆包线，这样能减低成本提高效率。

2.频率与材质

   由于高频大功率设备频率做高有很多优势，如设备体积能设计的很小，重量轻，效率高，成本低等是所有应用工程师努力的方向。我国有丰富的稀土资源，众多的行业精英，新型材料的面市，是我们应用工程师所期待的，建议功率型磁性材料，向更高的频率方向努力，在材料配方和烧结工艺上独创新路，为行业发展拓开更广阔领域。

3.居里点与温升

   在功率型电子设备中，磁性材料的居里点理想值应是300---400度以上特别是在高频加热领域尤为重要。这样会有很大的安全系数，很宽的应用范围。目前大量应用的PC40材料，还远远不能满足电力电子设备开发的需要，功率设备市场需求向高频大功率发展受磁性材料制约很大如：新能源发电，电动汽车逆变电流，电子焊机等，大型磁材料的烧结工艺和磁材体积结构造型，都有待适用新型的材料和创意出现，体积结构的变化，使磁材的温度特性有更高的要求，磁材的温升与功率设备的设计制造至关重要，磁材的温升主要是涡流损耗和磁阻导致磁体发热。所以减小涡流和降低磁阻是减少大功率磁性材料温升的有效关键因素。我们大家都在期等这种新材料的出现。

            三.    磁致伸缩与噪音谐波

         1.功率电子电路中磁性材料的磁致伸缩特性给电路设计带来很大麻烦，也是很多同行未引起注意的一个问题。

        2. 由于磁材料的体积和造型不同在一定的频率下容易产生共振现象，而共振不仅仅会产生噪音更容易产生电路内部振荡使设备工作失调而损坏。

        3.由于磁芯受电流的震动在磁材料内部会产生叠加感生电压。所产生的谐波份量非常丰富对半导体器件的工作产生很大影响，工程师们在设计电路时为了电路能稳定地工作，不惜增加成本采取很多措施，在系统电路中加入续流和吸收电路，多点接地和屏闭等措施，以减少干扰。减少磁性材料的磁致伸缩特性是对磁性材料行业提出的一个挑战性的要求，就像无膨胀陶瓷一样需很多行业精英付出心血和汗水。

        建议：

               由于磁性材料在应用上技术需求非常复杂，而应用领域又很宽，最经济最实用的才是最好的磁性材料，所以建议制造和应用之间加强合作，紧密沟通多学科互动，吸收国外先进的技术和人才交流机制，在材料配方上，烧结工艺上不断创新，在应用上双向开发，及磁材开发和应用实验多位一体，为行业发展，企业的飞跃，联手共赢。