温度对Mn-Zn铁氧体材料高频功率损耗的影响
1 引言Mn-Zn铁氧体材料在高频开关电源变压器磁芯等电力电子技术中有着广泛的应用。在这些应用场合，使器件的功率损耗达到最小值以及因功率损耗产生的温升得以减小及控制，是其设计的基本要求。在实际应用中，磁芯损耗和绕组损耗都会产生热量，从而使器件的温度上升。温度升高将增大器件损耗更使温度升高，以致导致发热失控，甚至使器件损坏。这是高频开关电源设计中极为严重的问题。为此，在设计时，应把功率损耗的最低温度(Tm)设定在工作温度附近。众所周知，Mn-Zn铁氧体材料的化学成分和其制造过程中的氧化程度是限止Tm值的最重要的参数。Mn-Zn铁氧体材料如在低频下工作，化学成分中增加亚铁含量，则Tm将移向较低温度，这和获得起始磁导率的第二个最大值的温度相吻合。随着材料进一步的氧化，即其中亚铁含量相应有所减少。在低频情况下，材料的磁滞损耗起主导作用，而在高频时(7500kHz)，则是涡流损耗和剩余损耗起主导作用。在本文中，我们将通过分析剩余损耗研究其对Tm的影响及其程度，尤其是高频时的Tm变化。 2 试样的实验制备实验试样的Mn-Zn铁氧体材料的组成是Mn0.71Zn0.22Fe2.07O4，磁芯采用传统的陶瓷粉末加工技术制备。工艺过程为：将环形磁芯放置在气分控制管式炉中，加热到1150℃烧结三小时。在冷却区域，用Morineau平衡氧分压方程来控制气分，氧参数设为7.8。烧结成功的环形磁芯样品的外径约17mm，内径8mm，高度为5mm。磁参数采用Iwatsu 8232 B-H分析仪测量功率损耗，测量中的温度范围为20℃~100℃之间。使用惠普公司的阻抗分析仪测量磁导率随频率变化的曲线。为了方便测量材料的电阻率，将样品切成一个圆盘形，并涂以In-Ga软膏作电极。 |
