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先進鐵氧體材料和特殊幾何形狀助力提升電源性能和效率
錄入時間:2022/3/15 9:47:11  來源:管理員

       在設計電源裝置時,除了小型化之外,提升效率是最重要的研發目標,哪怕0.1%的效率提升都意義非凡。除了功率半導體元件之外,鐵氧體磁芯是提升效率的決定性因素。針對磁芯的設計專門開發了全新的鐵氧體材料并優化了其幾何形狀。
        所有類型的電源都需要使用鐵氧體,在廣泛的磁芯設計中,鐵氧體是電感器的基礎元件,這些電感器是電力傳輸和電流隔離應用中能量存儲裝置及變壓器的核心部件。盡管目前電源效率已經超過了98%,但研發人員依然努力提升每個0.1%,特別是在大功率應用中,他們希望在進一步提升效率的同時,實現零部件的小型化,從而節約空間和減輕重量。
       GaN和SiC等全新的寬禁帶半導體材料的出現推動了該領域的發展,因為它們可以實現更高的開關頻率、更快的轉換速度和更低的損失。從原理上來說,這意味著可使用顯著縮小的電感器和變壓器,或者采用相同尺寸的部件可處理更高的額定功率。不利之處在于現有的傳統電源鐵氧體材料不能用于MHz的頻率范圍,相比于低頻狀態,在如此高頻狀況下它們會產生極大的損耗。
        全新PC200材料在高達4 MHz的頻率下仍可實現高效率
        為了利用全新半導體材料的優勢,TDK集團開發了基于MnZn的全新PC200鐵氧體材料,其適用頻率范圍為0.7 MHz至4 MHz。在開關頻率為1.8 MHz至2 MHz之間以及100℃的使用溫度下可達到最大傳輸功率。PC200鐵氧體材料的居里點超過250℃,特別適用于環形或平面磁芯拓撲結構的變壓器。
        分布式氣隙將減少了70%損耗
       在鐵氧體磁芯中采用單氣隙是目前延遲磁芯飽和并提升性能的常用技術。然而,這種相當大的單氣隙會導致更高的邊緣磁通效應,導致額外的銅損,特別是在高頻狀況下。

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