MnZn功率鐵氧體材料直流疊加特性研究.pdf

1、各種小型輕量化、高可靠性的電子設(shè)備急需小型高效、高可靠性開(kāi)關(guān)電源模塊，而MnZn功率鐵氧體磁心作為開(kāi)關(guān)電源的“心臟”，完成功率的轉(zhuǎn)換與傳輸，是開(kāi)關(guān)電源體積和重量的主要占有者。磁心材料應(yīng)具有較高起始磁導(dǎo)率μi、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bs和高溫低損耗 Pcv等特征。在當(dāng)今的電路系統(tǒng)中，大部分電子器件在交變信號(hào)下正常工作的同時(shí)還需承載一定的直流信號(hào)。而應(yīng)用于電路系統(tǒng)中的MnZn鐵氧體磁心則是交直流信號(hào)的主要承載者，其對(duì)疊加直流的承載能力直接影響電

2、源系統(tǒng)的效率及可靠性。基于課題組已有研究基礎(chǔ)，本論文主要研究了主配方、添加劑及制備工藝對(duì)材料磁性能溫度特性及直流疊加特性的影響。
　　在主配方研究方面，對(duì)于分子式為Mn0.867-xZn0.133Fe2+xO4的鐵氧體材料，適當(dāng)?shù)腇e2+離子取代量x有助于獲得合適的起始磁導(dǎo)率(μi)二峰位置及損耗(Pcv)谷點(diǎn)溫度，同時(shí)有助于直流疊加特性的提高。對(duì)于分子式為Mn0.9-xZnxFe2.1O4的鐵氧體材料，適當(dāng)?shù)腪n2+離子取代量

3、x可以增大分子磁矩，有助于提高起始磁導(dǎo)率，并獲得較優(yōu)的直流疊加特性。
　　在添加劑研究方面，Co2+離子對(duì)磁晶各向異性常數(shù)有正的貢獻(xiàn)，從而使起始磁導(dǎo)率二峰及損耗谷點(diǎn)溫度移向低溫，在0~0.25wt％的范圍內(nèi)，隨著Co2O3含量的增加，材料的ΔB（Bs-Br）增大，增量磁導(dǎo)率及磁心損耗的直流疊加特性均變好；Ni2+離子的加入會(huì)導(dǎo)致 Fe2+離子濃度減小，從而使起始磁導(dǎo)率二峰及損耗谷點(diǎn)溫度移向高溫，同時(shí)會(huì)使Bs及ΔB先增大后減小，當(dāng)添

4、加量為0.02wt%時(shí)，材料磁導(dǎo)率及損耗的直流疊加特性達(dá)到最優(yōu)；在0~0.06wt%的范圍內(nèi)，V2O5的添加會(huì)使磁導(dǎo)率二峰及損耗谷點(diǎn)溫度移向低溫，材料的燒結(jié)密度和 Bs都先增大后減小，磁導(dǎo)率及損耗的直流疊加特性均先變好，當(dāng)添加量超過(guò)0.02wt%后則變化不大，與ΔB的變化相一致；適量加入 CaCO3可以細(xì)化晶粒，得到較為均勻致密的結(jié)構(gòu)，提高磁導(dǎo)率μi和并降低損耗Pcv，并獲得良好的直流疊加特性。在100kHz，200mT的測(cè)試條件下，隨

5、著疊加場(chǎng)的增大，各樣品的動(dòng)態(tài)磁滯回線都會(huì)發(fā)生明顯的變化，剩磁Br和矯頑力 Hc先緩慢減小后增大，而磁場(chǎng)強(qiáng)度的最大值 Hm則迅速增大，磁滯回線的面積先略有減小后增大，并且有向橫軸傾斜的趨勢(shì)，由此引起了磁滯損耗先減小后增大，這是磁心總損耗變化的主要原因。當(dāng)NiO、Co2O3、V2O5、CaCO3添加量分別為0.02 wt%、0.09 wt%、0.02 wt%、0.05 wt%時(shí)，可以獲得最優(yōu)的性能。
　　制備工藝對(duì)材料的微結(jié)構(gòu)及性能同