产品概要高频用低损失铁氧体材料PC200
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。本文将介绍为GaN开发的PC200材料的特点及使用时的要点。目录
支持高频的材料的特点及产品系列
TDK支持高频的Mn-Zn系铁氧体支持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。p>
*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。
高频动作时相对以往铁氧体材料的优越性
材料特性比较
未指定公差时,是代表值
PC95 (Mn-Zn) |
PC50 (Mn-Zn) |
PC200 (Mn-Zn) |
||
---|---|---|---|---|
起始磁导率 : μi @25℃ | 3300±25% | 1400±25% | 800(Typ.) | |
磁芯损耗 @80℃ / kW/m³ |
@500kHz, 50mT | 215 | 80 | 40 |
@1MHz, 50mT | 880 | 480 | 150 | |
@2MHz, 30mT | - | 850 | 160 | |
饱和磁通密度 : Bs(mT) @100℃ | 410 | 380 | 410 | |
居里温度 : Tc / ℃ | 215 | 240 | 280 |
性能参数 (f×B)
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。
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。
磁芯温度的参考实验
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
Frequency (MHz) |
0.3 | 1 | 2 | |
---|---|---|---|---|
B (mT) |
80 (PC200 : 66) |
50 | 30 | |
f×B (MHz・mT) |
24 (PC200:20) |
50 | 60 | |
PC95 | - | |||
PC50 | ||||
PC200 |
PC95与PC200升温比较视频
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使用PC200材料时的注意事项
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。