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1、金屬磁粉芯和MnZn鐵氧體的對比分析蔣勝勇一、金屬磁粉芯和MnZn軟磁鐵氧體同屬“軟磁家族”二、金屬磁粉芯目前市場份小但增長速度快于MnZn軟磁增長的速度根據(jù)有關(guān)專家的初步統(tǒng)計(jì)，2006年金屬磁粉芯在全球年銷售額大約為1.8億美元，占軟磁材料的3%左右，其中高磁通、鐵硅鋁、鐵鎳鉬在1億美元左右。預(yù)計(jì)高磁通、鐵硅鋁、鐵鎳鉬市場在未來幾年將會(huì)以每年40%以上的速度增長，遠(yuǎn)大于鐵氧體等軟磁材料的增長速度。三、金屬磁粉芯與MnZn軟磁鐵氧體的磁導(dǎo)率及Bs對比倍，但飽和磁通密度Bs高，兩者相比約2倍1、金屬磁粉芯磁導(dǎo)率遠(yuǎn)低于Mn
2、Zn軟磁鐵氧體。從下表中可看出，金屬磁粉芯磁導(dǎo)率在9-300左右，同比低功耗MnZn磁導(dǎo)率在1800-3500，高導(dǎo)MnZn鐵氧體磁導(dǎo)率在4000-18000。2、金屬磁粉芯磁導(dǎo)Bs值明顯高于MnZn軟磁鐵氧體。從下表中可看出，金屬磁粉芯飽和磁通密度Bs在800-15000mT，同比MnZn為300-540mT。5四、不同類型金屬磁粉芯的細(xì)致說明1、鐵粉芯（1P）：是制造差模濾波器和無源PFC電感最廉價(jià)實(shí)用的材料。2、鐵粉芯（3P、4P）：是制造功率扼流圈廉價(jià)實(shí)用的材料，但一般情況下應(yīng)用于對空間要求不高的場合。如多數(shù)中
3、低頻（一般小于50kHz）UPS電源中大多采用4P材料作為輸出扼流圈。特別提醒應(yīng)用頻率不應(yīng)超過100kHz。很多情況下采用3P材料制造差模濾波器或無源PFC電感是基于應(yīng)用噪聲問題。這里特別指出的是鐵粉芯材料有兩方面的缺點(diǎn)值得設(shè)計(jì)者關(guān)注，相關(guān)細(xì)節(jié)可以參考廠家的專業(yè)說明。一是鐵粉芯材料由于磁致伸縮的原因，有時(shí)不可避免會(huì)造成噪聲，一般1P材料最甚，3P、4P材料次之（不同品牌的鐵粉芯材料磁致伸縮因子差異比較大），而其它類型的金屬磁粉芯材料磁致伸縮因子幾乎為零，不存在應(yīng)用噪聲問題。二是鐵粉芯材料本身有熱衰退問題，即長期在高溫下
4、（一般指100℃以上）使用會(huì)造成損耗永久增大，影響鐵粉芯材料使用壽命。3、羰基鐵T：由于采用超細(xì)鐵粉制作，這種材料具有相對較小的渦流損耗，特別適宜于應(yīng)用在頻率100kHz-100MHz范圍（大家知道，磁性材料在小信號下主要表現(xiàn)為渦流損耗，較大信號即功率應(yīng)用情況下超過100kHz時(shí)渦流損耗占主導(dǎo)地位），是制造高頻功率扼流圈（特別是高頻諧振電感）、RF調(diào)諧電感芯體理想的材料。4、高磁通H：制造功率扼流圈可以實(shí)現(xiàn)體積最小化（即最大功率密度）。在軍工領(lǐng)域，考慮到體積最小化和性能最優(yōu)化，更多選用H125材料制造差模濾波器和無源P
5、FC電感。5、鐵鎳鉬Y：制造功率扼流圈可以實(shí)現(xiàn)損耗最小化，此外由于μ選擇范圍寬，在某些特定場合（如高壓小電流輸出扼流圈）更具實(shí)用性。Y材料溫度系數(shù)最小是軍工領(lǐng)域應(yīng)用最為普遍的重要原因。6、鐵硅鋁A：盡管偏磁性比H材料略差，損耗比Y材料略差，但由于價(jià)格低廉使得A材料成為制造功率扼流圈性價(jià)比最高的材料。在民品市場，A材料幾乎占據(jù)了金屬磁粉芯扼流圈80%以上的市場份額。5五、金屬磁粉芯的常見應(yīng)用領(lǐng)域1．差模濾波器差模濾波器的設(shè)計(jì)比較簡單，多數(shù)設(shè)計(jì)人員都知道用金屬磁粉芯制造差模濾波器需要單層繞線但不知其故，其實(shí)原因很簡單，單層
6、繞線一般可以實(shí)現(xiàn)高頻全頻帶范圍內(nèi)阻抗最大化。特殊情況下，如希望濾除更多低/高頻干擾需要采用多層繞線/間繞。2．無源PFC電感通常應(yīng)用頻率（指逆變頻率）不高（一般指低于50kHz）的情況下，采用有氣隙的硅鋼是制造無源PFC電感的較佳選擇，但采用金屬磁粉芯特別在較高頻率下不失為實(shí)用的選擇。3．功率扼流圈運(yùn)用金屬磁粉芯制作功率扼流圈廣泛應(yīng)用在BUKE（如全橋、半橋、推挽開關(guān)電源輸出扼流圈）、BOOST（如有源PFC電感）、CUKE、BUKE-BOOST（如單端反激變壓器）等拓?fù)淠Ｊ降碾娐分?，也是功率諧振電感（移相補(bǔ)償電感）的
7、較佳選擇。應(yīng)用中最為常見的是開關(guān)電源輸出扼流圈（BUKE）及有源PFC電感（BOOST）的設(shè)計(jì)。六、金屬磁粉芯電阻率低，從而導(dǎo)致了高頻功率損耗大1、東磁FeSiAl的損耗鐵硅鋁環(huán)形磁粉心，主要包括磁導(dǎo)率26,60,75,90及125五種材料，產(chǎn)品尺寸（外徑）從6.35mm到640mm。損耗與直流疊加特性如下表：從表中可以看出，在100kHz，100mT測試條件下，其功耗損耗接近1000kW/m3，同比MnZn功率鐵氧體的損耗只有40-90kW/m3，金屬磁粉芯的損耗是MnZn功率鐵氧體10-20余倍。2、東磁FeNiM
8、o（即MPP）合金的損耗鐵鎳鉬環(huán)形磁心，主要包括磁導(dǎo)率60、125及160幾種，產(chǎn)品尺寸（外徑）從6.35~64mm。損耗與直流疊加特性如下表：3、東磁FeNi合金的損耗鐵鎳環(huán)形磁粉心，主要包括磁導(dǎo)率60，125二種材料，產(chǎn)品尺寸(外徑)從6.35mm到564mm，損耗與直流疊加特性如下表：七、磁粉心生產(chǎn)工藝流程磁粉心生產(chǎn)的一般工
