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電源適配器向高頻率發展

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電源適配器向高頻率發展

       軟磁鐵氧體是電源適配器變壓器中使用比較早的軟磁材料?隨著電源適配器工作頻率越來越高,相應的材料一代接一代地開發出來?20世紀70年代初,為適應電源適配器市場的需要,開發出第一代功率鐵氧體材料,如TDK的H35?這種材料由于其功耗大,只適用于工作頻率在20kHz左右的民用電源適配器?20世紀80年代初,第二代功率鐵氧體材料問世,如YDK的H7C1(PC30)?這種材料具有負溫度系數功耗,隨著溫度升高,功耗呈下降趨勢,適用的工作頻率為100kz左右?20世紀80年代后期,為適應高頻電源適配器的發展,開發出第三代功率鐵氧體材料,如TDK的PC40材料,其工作頻率為250kHz左右?這類材料特別適用于工作頻率為數百千赫的電源適配器,現在被廣泛應用于工業類的電源適配器中?進入20世紀90年代中期,由于信息技術對器件小型化?片式化的要求,第四代功率鐵氧體材料已開發成功,如TDK的PC50牌號材料?這種材料的工作頻率可達500kHz以上,進一步為電源適配器的輕小?薄做出貢獻,是今后軟磁鐵氧體的發展方向?


       我國新發布的“軟磁鐵氧體材料分類”行業標準,把功率鐵氧體材料分為PW1~PW5五類其適用工作頻率也逐步提高?PW1材料的適用頻率為15~100kHz,PW2材料的適用頻率為25 ~200kHz,PW3材料的適用頻率為100~300kHz,PW4材料的適用頻率為300kHiz~1MHz,PW5  材料的適用頻率為1~3MHz?目前,國內的企業已能生產相當于PW1~PW3的材料,PW4材料 只有少部分企業能小批量試生產,PW5材料仍有待于進一步開發?研制和試生產。

       開關頻率的高頻化(幾百千赫茲到兆赫茲)是電力電子產品技術含量高低的重要標志?提高開關頻率,減小了功率磁性元件的體積和重量,從而減小了整個產品的體積和重量?根據理論分析,在相同的磁通密度下,頻率提高一倍,變壓器的鐵芯截面積可以減小一半?同樣,頻率的提高可以減小電感器的電感量?但頻率的提高,將引起磁件損耗的急劇增加?所以,磁件的體積和重量的減小大體上與開關頻率的平方根成比例?通過改善磁件的散熱條件,可以進一步提高這一比例?軟開關技術的發展以及開關損耗的降低,使開關器件的工作頻率逐步提高?但磁件損耗也急劇增大,限制了頻率的進一步提高?磁件的高頻化是電力電子技術高頻化的必然要求,也是磁件發展的重要趨勢?
       就磁件來說,高頻化所帶來的問題主要體現在四個方面?一是使磁件的分布參數的影響增大?如變壓器在高頻下匝間電容和原副繞組耦合電容的影響顯著增大,成為不可忽略的電路參數?頻率對鐵芯損耗?繞組損耗甚至激磁電感?漏感等參數的影響也顯著增大,使得磁件的電路模型更加復雜?二是使磁件的損耗增大,渦流效應更加顯著?鐵芯和繞組的結構和布置方式,甚至繞組的端部結構對磁件的損耗具有重要的影響?電感器的氣隙擴散使磁通損耗急劇增加,變壓器原副繞組的各種結構形式對繞組損耗也有關鍵的影響?三是給磁件的測試帶來困難?在高頻下,測試系統的分布參數所引起的相位誤差增大,從而使磁件參數(如損耗等)的測量誤差急劇增大?四是對磁性材料提出了更高的要求?除了積極研制高頻低損耗磁性材料外,也出現了各種結構形式的磁材料,如用厚膜技術制造分層磁芯?西門子公司研制的磁性薄膜(FPC)等。

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| 發布時間:2018.04.03    來源:電源適配器廠家
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