技朮服務与應用指南--常用軟磁材料特性及其應用 用指南--常用軟磁材料特性及其應 --常用
常用软磁材料及其应用
这里介绍常用的软磁材料及其应用，包括： 磁性材料常用性能指标 铁粉芯 坡莫合金粉芯 铁氧体 硅钢片 坡莫合金 非晶纳米晶合金 磁粉芯和铁氧体的对比 硅钢、坡莫合金和非晶合金的对比 高频功率变压器铁芯 脉冲变压器铁芯 电感铁芯 共模电感铁芯 磁放大器铁芯 尖峰抑制器铁芯
一.磁性材料的基本特性
1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场 H 作用下，必有相应的磁 化强度 M 或磁感应强度 B 它们随磁场强度 H 的变化曲线称为磁化曲线(M～H 或 B～H 曲线)。 ， 磁化曲线一般来说是非线性的，具有 2 个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度 H 足够大时，磁化强度 M 达到一个确定的饱和值 Ms，继续增大 H，Ms 保持不变；以及当材料 的 M 值达到饱和后，外磁场 H 降低为零时，M 并不恢复为零，而是沿 MsMr 曲线变化。 材料的工作状态相当于 M～H 曲线或 B～H 曲线上的某一点，该点常称为工作点。
(b) 矩形回线 (c) 线性回线 磁滞回线及磁导率随磁场强度的变化曲线 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度 Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁 化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度 Br: 是磁滞回线上的特征参数,H 回到 0 时的 B 值. 矩形比: Br/Bs 矫顽力 Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷 （杂质、应力等） 。 磁导率 µ: 是磁滞回线上任何点所对应的 B 与 H 的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率 µi、 最大磁导率 µm、微分磁导率 µd、振幅磁导率 µa、有效磁导率 µe、 脉 冲磁导率 µp 居里温度 Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失, 转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度. 损耗 P: 磁滞损耗 Ph 及涡流损耗 Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ,ρ 降低磁滞损耗 Ph 的方法是降低矫顽力 Hc；降低涡流损耗 Pe 的方法是减薄磁性材料 的厚度 t 及提高材料的电阻率 ρ。 在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（亳瓦特） /表面积（平方厘米） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～ 电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材 料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。 设计软磁器件通常包括三个步骤
：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺 寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
(a) 普通回线
材料: B ～ H, µ 磁芯(S,l): φ ～ F 器件(N): U ～ I，L 磁势 F =∫ Hdl=Hl Nφ = ∫ Udt 磁通 φ =∫BdS=BS I ～ H: H = IN / l U ～ B: U = Ndφ/dt = kfNBS ×10-6 L ～ µ: L＝AL N2 =4N2µ SK /D × 10-9 返回页首 二、软磁材料的发展及种类 1. 软磁材料的发展 软磁材料在工业中的应用始于十九世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起，开始使用低 碳钢制造电机和变压器，在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细 铁丝等。到二十世纪初，研制出了硅钢片代替低碳钢，提高了变压器的效率，降低了损耗。 直至现在，硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到二十年代，无线电技术的兴起，促 进了高导磁材料的发展，出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从四十年代到六十年代，是 科学技术飞速发展的时期，雷达、电视广播、集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更高， 生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入七十年代，随着电讯、自动控制、计算机等 行业的发展 研制出了磁头用软磁合金 除了传统的晶态软磁合金外 又兴起了另一类材料— ， ， ， 非晶态软磁合金。 2.常用软磁磁芯的种类 2.常用软磁磁芯的种类 铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。 按 (主要成分, 磁性特点, 结构特点) 制品形态分类: (1). 粉芯类： 磁粉芯，包括：铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯 （High Flux） 、 坡莫合金粉芯（MPP）铁氧体磁芯 (2). 带绕铁芯：硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金 返回页首 三.常用软磁磁芯的特点及应用 (一). 粉芯类 1. 磁粉芯 磁粉芯 磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小 （高频下使用的为 0.5~5 微米） ，又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡 流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒 导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。 主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、 它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。 常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。 磁芯的有效磁导率 µe 及电感的计算公式为： µe = DL/4N2S × 109 其中： D 为磁芯平均直径（cm） 为电感量（享） 为绕线匝数，S 为磁芯有效截面 ，L ，N 2 。 积（cm ） (1). 铁粉芯
常用铁
粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。在粉芯中价格最低。饱和磁感应强 度值在 1.4T 左右；磁导率范围从 22~100; 初始磁导率 µi 随频率的变化稳定性好；直流电 流叠加性能好；但高频下损耗高。
铁粉芯初始磁导率随直流磁场强度的变化
铁粉芯初始磁导率随频率的变化 返回页首 (2). 坡莫合金粉芯 坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(High Flux)。 MPP 是由 81%Ni, 2%Mo, 及 Fe 粉构成。主要特点是: 饱和磁感应强度值在 7500Gs 左右； 磁导率范围大，从 14~550; 在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，广泛用于太 空设备、露天设备等；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生。主要应用
于 300KHz 以下的高品质因素 Q 滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高 的 LC 电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等, 在 AC 电路中常用, 粉芯中价格最贵。 高磁通粉芯 HF 是由 50%Ni, 50%Fe 粉构成。主要特点是: 饱和磁感应强度值在 15000Gs 左右； 磁导率范围从 14~160; 在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度，最高的直流偏压能 力；磁芯体积小。主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等, 在 DC 电路中常用，高 DC 偏压、高直流电和低交流电上用得多。价格低于 MPP。 Mµ (3). 铁硅铝粉芯 (Kool Mµ Cores) 铁硅铝粉芯由 9%Al, 5%Si, 85%Fe 粉构成。主要是替代铁粉芯，损耗比铁粉芯低 80%， 可在 8KHz 以上频率下使用；饱和磁感在 1.05T 左右；导磁率从 26~125；磁致伸缩系数接近 零，在不同的频率下工作时无噪声产生；比 MPP 有更高的 DC 偏压能力；具有最佳的性能价 格比。主要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。有时也替代有 气隙铁氧体作变压器铁芯使用。 返回页首 2. 软磁铁氧体 (Ferrites) 软磁铁氧体是以 Fe2O3 为主成分的亚铁磁性氧化物，采用粉末冶金方法生产。有 Mn-Zn、 Cu-Zn、Ni-Zn 等几类，其中 Mn-Zn 铁氧体的产量和用量最大，Mn-Zn 铁氧体的电阻率低，为 1～10 欧姆-米，一般在 100KHZ 以下的频率使用。Cu-Zn、Ni-Zn 铁氧体的电阻率为 102～104 欧姆-米，在 100kHz～10 兆赫的无线电频段的损耗小，多用在无线电用天线线圈、无线电中 频变压器。 磁芯形状种类丰富，有 E、I、U、EC、ETD 形、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS) 及圆形等。在应用上很方便。 由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率，粉末冶金方法又适宜于大批量 生产，因此成本低，又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感，在应用上很方便。而且磁导率 随频率的变化特性稳定，在 150kHz 以下基本保持
不变。随着软磁铁氧体的出现，磁粉芯的 生产大大减少了，很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。 国内外铁氧体的生产厂家很多，在此仅以美国的 Magnetics 公司生产的 Mn-Zn 铁氧体为 例介绍其应用状况。分为三类基本材料：电信用基本材料、宽带及 EMI 材料、功率型材料。 电信用铁氧体的磁导率从 750~2300, 具有低损耗因子、高品质因素 Q、稳定的磁导率随 温度/时间关系, 是磁导率在工作中下降最慢的一种，约每十年下降 3%～4%。广泛应用于高 Q 滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。 宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体，磁导率分别有 5000、10000、15000。其特性 为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电 流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器，在宽带变压器和 EMI 上多用。 功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度，为 4000~5000 Gs。另外具有低损耗/频率关系和 低损耗/温度关系。也就是说，随频率增大、损耗上升不大；随温度提高、损耗变化不大。 广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电 路。
铁氧体铁芯的损耗随温度的变化曲线
铁氧体铁芯的电感量随温度的变化曲线
铁氧体铁芯的初始磁导率随频率的变化曲线 返回页首 (二). 带绕铁芯 1. 硅钢片铁芯 硅钢片是一种合金，在纯铁中加入少量的硅（一般在 4.5%以下）形成的铁硅系合金称 为硅钢 该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为 20000 高斯; 由于它们具有较好的磁电性能，又易 于大批生产，价格便宜，机械应力影响小等优点，在电力电子行业中获得极为广泛的应用， 如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。是软磁材料中产量和使用量最大的材料。 也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。特别是在低频、大功率下最为适用。常用的 有冷轧硅钢薄板 DG3、冷轧无取向电工钢带 DW、冷轧取向电工钢带 DQ，适用于各类电子系 统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯，这类合金韧性好， 可以冲片、切割等加工，铁芯有叠片式及卷绕式。但高频下损耗急剧增加，一般使用频率不 超过 400Hz。从应用角度看，对硅钢的选择要考虑两方面的因素：磁性和成本。对小型电机、 电抗器和继电器，可选纯铁或低硅钢片；对于大型电机，可选高硅热轧硅钢片、单取向或无 取向冷轧硅钢片；对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。在工频下使用时，常用带材的厚度为 0.2~0.35 毫米；在 400Hz 下使用时，常选 0.1 毫米厚度
为宜。厚度越薄，价格越高。 2. 坡莫合金 坡莫合金常指铁镍系合金，镍含量在 30~90%范围内。是应用非常广泛的软磁合金。通过 适当
的工艺，可以有效地控制磁性能，比如超过十万的初始磁导率、超过一百万的最大磁导率、 低到千分之二奥斯特的矫顽力、接近 1 或接近零的矩形系数，具有面心立方晶体结构的坡莫 合金具有很好的塑性，可以加工成 1 微米的超薄带及各种使用形态。常用的合金有 1J50、 1J79、1J85 等。1J50 的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些，但磁导率比硅钢高几十倍，铁损 也比硅钢低 2~3 倍。做成较高频率(400~8000Hz)的变压器，空载电流小，适合制作 100 瓦以 下小型较高频率变压器。1J79 具有好的综合性能，适用于高频低电压变压器，漏电保护开 关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。1J85 的初始磁导率可达十万以上，适合于作弱 信号的低频或高频输入输出变压器、共模电感及高精度电流互感器等。 返回页首 3.非晶及纳米晶软磁合金(Amorphous 非晶及纳米晶软磁合金 3.非晶及纳米晶软磁合金(Amorphous and Nanocrystalline alloys) 硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料，原子在三维空间做规则排列，形成周期性的点 阵结构，存在着晶粒、晶界、位错、间隙原子、磁晶各向异性等缺陷，对软磁性能不利。从 磁性物理学上来说，原子不规则排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶态结构对获得优异软 磁性能是十分理想的。 非晶态金属与合金是 70 年代问世的一个新型材料领域。它的制备技术完全不同于传统 的方法，而是采用了冷却速度大约为每秒一百 万度的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品 一次成型 比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序 这种新工艺被人们称之为 对 ， ， 传统冶金工艺的一项革命。由于超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的 固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金，被称为是冶 金材料学的一项革命。这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、 高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单，从 80 年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。目前美、日、德国已具有完善的生产 规模，并且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体涌向市场。 我国自从 70 年代开始了非晶态合金的研究及开发工作，经过“ 六 五”、“ 七 五”、 “ 八 五” 期间的重大科技攻关项目的完成，共取 得科研成果 134 项，国家发明奖 2 项， 获专利 16 项，已有近百个合金品种。钢铁研究总
院现具有 4 条非晶合金带材生产线、一条 非晶合金元器件铁芯生产线。生产各种定型的铁基、铁镍基、 钴基和纳米晶带材及铁芯， 适用于逆变电源、开关电源、电源变压器、漏电保护器、电感器的铁芯元件，年产值近 2000 万元。“ 九五”正在建立千吨级铁基非晶生产线，进入国际先进水平行列。 目前，非晶软磁合金所达到的最好单项性能水平为： 初始磁导率 µ0 = 14 × 104 钴基非晶 4 最大磁导率 µm = 220 × 10 钴基非晶 矫顽力 Hc = 0.001 Oe 钴基非晶 矩形比 Br/Bs = 0.995 钴基非晶 铁基非晶 饱和磁化强度 4πMs = 18300 Gs 电阻率 ρ = 270 微欧厘米 常用的非晶合金的种类有：铁基、铁镍基、钴基非晶合金以及铁基纳米晶合金。其国家牌号 及性能特点见表及图所示，为便于对比，也列出晶态合金硅钢片、坡莫合金 1J79 及铁氧体 的相应性能。这几类材料各有不同的特点，在不同的方面得到应用。 牌 号 基本成分和特征 Fe-Si-B 系快淬软磁铁基合金 Fe-Si-B-C 系快淬软磁铁基合金 Fe-Si-B-Ni 系快淬软磁铁基合金 Fe-Si-B-Ni Mo 系快淬软磁铁基合金 Fe-Si-B-Cr(及其他元素)系快淬软磁铁基合金 高频低损耗 Fe-Si-B 系快淬软磁铁基合金
1K101 1K102 1K103 1K104 1K105 1K106
1K107 1K201 1K202 1K203 1K204 1K205 1K206 1K501 1K502 1K503 1K601 2K101 3K301 7K301 7K701 7K702 7K703 8K101 8K501 400Hz: 功率 (W) 铁芯损耗 (W) 激磁功率 (VA)
高频低损耗 Fe-Nb-Cu-Si-B 系快淬软磁铁基纳米晶合金 高脉冲磁导率快淬软磁钴基合金 高剩磁比快淬软磁钴基合金 高磁感低损耗快淬软磁钴基合金 高频低损耗快淬软磁钴基合金 高起始磁导率快淬软磁钴基合金 淬态高磁导率软磁钴基合金 Fe-Ni-P-B 系快淬软磁铁镍基合金 Fe-Ni-V-Si-B 系快淬软磁铁镍基合金 Fe-Ni-Cr-Si-B 系快淬软磁铁镍基合金 Co-Ni-Fe-Si-B 系快淬软磁钴镍基合金 Nd-Fe-B 系快淬永磁铁基合金 Ni-Si-B 系快淬弹性镍基合金 快淬可焊镍基合金 Cu-Sn-Ni 系快淬可焊铜基合金 Cu-Ni-Sn-P 系快淬可焊铜基合金 Cu-Ag-Sn-P 系快淬可焊铜基合金 Fe-Cr-P-C 系快淬耐蚀铁基合金 快淬耐热铁镍基合金 硅钢铁芯 45 2.4 6.1 295 非晶铁芯 45 1.3 1.3 276
总重量 (g)
铁基非晶合金 （1）. 铁基非晶合金 (Fe-based amorphous alloys) 铁基非晶合金是由 80 % Fe 及 20% Si,B 类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度 （ 1.54T〕 ，磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点，特别是铁损低（ 为取 向硅钢片的 1/3－1/5〕 ，代替硅钢做配电变压器可节能 60－70％。铁基非晶合金的带材厚度 为 0.03 毫米左右，广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中 频变压器及逆变器铁芯, 适合于 10kHz 以下频率使用。
铁基非晶合
金与硅钢的损耗比较
铁基非晶合金的静态磁滞回线 铁基非晶合金的动态损耗曲线 (Fe- based（2）.铁镍基钴基非晶合金 (Fe-Ni based-amorphous alloy) 铁镍基非晶合金是由 40%Ni、40%Fe 及 20%类金属元素所构成,它具有中等饱和磁感应强 度 〔0.8T〕 、较高的初始磁导率和很高的最大磁导率以及高的机械强度和优良的韧性。在中、 低频率下具有低的铁损。空气中热处理不发生氧化，经磁场退火后可得到很好的矩形回线。 价格比 1J79 便宜 30－50％。 铁镍基非晶合金的应用范围与中镍坡莫合金相对应, 但铁损和高的机械强度远比晶态 合金优越；代替 1J79，广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。铁镍基非晶 合金是国内开发最早，也是目前国内非晶合金中应用量最大的非晶品种，年产量近 200 吨左
右.空气中热处理不发生氧化铁镍基非晶合金（1K503〕获得国家发明专利和美国专利权。
1K501、坡莫合金的磁化曲线比较 钴基非晶合金 DC 磁滞回线
1K503 不同频率下的动态损耗曲线 钴基非晶合金的动态损耗特性
钴基非晶和坡莫合金铁芯受应力时交流磁滞回线的比较 请浏览铁镍基非晶带材和钴基非晶带材相关产品 返回页首
alloy） (4). 铁基纳米晶合金 （Nanocrystalline alloy） 铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的 Nb、Cu、Si、B 元素所构成的合金经快速 凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为 10－20 纳米 的微晶,弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料. 纳米晶材料 具有优异的综合磁性能: 高饱和磁感(1.2Ｔ)、高初始磁导率(8 万)、低 Hc(0.32A/M）, 高 磁感下的高频损耗低（P0.5T／20kHz＝30 W/kg）,电阻率为 80 微欧厘米，比坡莫合金(50-60 微 欧厘米)高, 经纵向或横向磁场处理，可得到高 Br(0.9)或低 Br 值(1000Gs). 是目前市场上 综合性能最好的材料; 适用频率范围：50Hz-100kHz，最佳频率范围：20kHz-50kHz. 广泛应 用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、 电流互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯. （三）. 常用软磁磁芯的特点比较 磁粉芯、铁氧体的特点比较: 1. 磁粉芯、铁氧体的特点比较:
MPP 磁芯: 使用安匝数 100kHz: µe : 10 ~ 125 HF 磁芯: 使用安匝数800, 能在高的磁化场下不被饱和, 能保证电感值最好的交直 流叠加稳定性 在 200kHz 以内频率特性稳定; 但高频损耗大 适合于 10kHz 以下
使用。 。 ， FeSiAlF 磁芯：代替铁粉芯使用，使用频率可大于 8kHz。DC 偏压能力介于 MPP 与 HF 之间。 铁氧体： 饱和磁密低(5000Gs)，DC 偏压能力最小 Pot 铁芯 铁芯价格 高 骨架价格 低 绕线价格 低 绕线难度 好 RM & Slab Square Round Leg PQ 铁芯 铁芯 Leg E & U E & U 高 低 低 好 低 低 低 很好 中等 中等 低 很好 高 高 低 好 EP 铁芯 中等 高 低 好 环形铁芯 很低 无 高 一般
装配
简单
简单 好 好 好 100 kHz 1´ 2´ 6´
简单 好 很好 差 500 kHz 1´ 2´ 7´
中等 一般 好 差 1 MHz 1´ 1.6´ 8´
简单 一般 好 一般
简单 好 差 很好
无 差 好 好
按装难度 好 散热 差
屏蔽效果 很好 10 kHz MPP Kool Mm 1´ 1´
High Flux 5´
硅钢、坡莫合金、非晶合金的特点比较: 2. 硅钢、坡莫合金、非晶合金的特点比较: 硅钢和 FeSiAl 材料具有高的饱和磁感应值 Bs，但其有效磁导率值低，特别是在高频范 围内； 坡莫合金具有高初始磁导率、低矫顽力和损耗，磁性能稳定，但 Bs 不够高，频率大于 20kHz 时，损耗和有效磁导率不理想，价格较贵，加工和热处理复杂； 钴基非晶合金具有高的磁导率、低Ｈｃ、在宽的频率范围内有低损耗，接近于零的饱和 磁致伸缩系数,对应力不敏感，但是 Bs 值低，价格昂贵； 铁基非晶合金具有高 Bs 值、价格不高,但有效磁导率值较低。 纳米晶合金的磁导率、Hc 值接近晶态高坡莫合金及钴基非晶，且饱和磁感 Bs 与中镍坡莫合 金相当，热处理工艺简单，是一种理想的廉价高性能软磁材料；虽然纳米晶合金的 Bs 值低 于铁基非晶和硅钢，但其在高磁感下的高频损耗远低于它们，并具有更好的耐蚀性和磁稳定 性。纳米晶合金与铁氧体相比，在低于 50kHz 时，在具有更低损耗的基础上具有高二至三倍 的工作磁感，磁芯体积可小一倍以上。 基本参数 饱和磁感 剩余磁感 Bs （T） Br （T） （20KHz） 纳米晶铁芯 1.25 ~0.20 3.4 35 40 ~20,000 1.60 2 80 570 70 铁氧体铁芯 0.5 ~0.20 7.5 不能使用 不能使用 2,000 6 4 106 150 -
铁损 （20KHz/0.2T） （W/Kg） 铁损 （20KHz/0.5T） （W/Kg） 铁损 （50KHz/0.3T） （W/Kg） 导磁率 êm½（20KHz） （Gs / Oe） 矫顽力 Hc lS (A/m) （10－6） (mW·cm) (℃) (％)
饱和磁致伸缩 电阻率 居里温度 铁芯叠片系数
纳米晶、铁基非晶和铁氧体的磁导率随频率的变化
纳米晶与铁基非晶、铁氧体、坡莫合金
在不同频率下的损耗比较
性能指标 饱和磁感 Bs (T) 最大导磁率 mm 铁基非晶 1.56 45´10
4
纳米晶合金 1.25 60´10
4
玻莫合金 （1J85） 0.75T 60 ´ 10
4
冷轧硅钢 2.03 4´10 ~103 30 P1.0T/1KHz
4
初始磁导率 ( m0 ) 103~104 矫顽力 Hc (A/M) 铁损 (W/Kg) 电阻率 r (mW·cm) 居里温度 ( ℃ )
3
4~8 ´ 104 1.2
5~8 ´ 104
4
P1.0T/1KHz
4 P0.2T/20KHz
740 7.65 0.3
比重 d （g/cm ） 7.2 带材厚度 (mm) 0.03
四、几种常用磁性器件中磁芯的选用及设计 开关电源中使用的磁性器件较多，其中常用的软磁器件有：作为开关电源核心器件的主变 压器（高频功率变压器〕 、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。 不同的器件对材料的性能要求各不相同，如表所示为各种不同器件对磁性材料的性能要求。 应用 主变压 器 高 Bs 磁芯性 能要求 高m 高 Tc 低损耗 磁放大器 常模电感 高 Br/Bs 低损耗 低 Hc 高 Bs 高m 高 ΔB 低损耗 共模电感 高m 低损耗 尖峰抑制器 高 Br/Bs 低损耗 高m 输出滤波电感 高 Bs 低损耗 宽 f 下恒定的 m
、高频功率变压器 （一） 高频功率变压器 、 变压器铁芯的大小取决于输出功率和温升等。变压器的设计公式如下： Ｐ＝ＫｆＮＢＳＩ×１０－６ Ｔ＝ｈｃＰｃ＋ｈｗＰｗ 其中，Ｐ为电功率；Ｋ为与波形有关的系数；ｆ为频率；Ｎ为匝数；Ｓ为铁芯面积；Ｂ
为工作磁感；Ｉ为电流；Ｔ为温升；Ｐｃ为铁损；Ｐｗ为铜损；ｈｃ和ｈｗ为由实验确定的 系数。 由以上公式可以看出：高的工作磁感Ｂ可以得到大的输出功率或减少体积重量。但Ｂ值 的增加受到材料的Ｂｓ值的限制。而频率ｆ可以提高几个数量级，从而有可能使体积重量显 著减小。而低的铁芯损耗可以降低温升，温升反过来又影响使用频率和工作磁感的选取。一 般来说，开关电源对材料的主要要求是：尽量低的高频损耗、足够高的饱和磁感、高的磁导 率、足够高的居里温度和好的温度稳定性，有些用途要求较高的矩形比，对应力等不敏感、 稳定性好，价格低。 单端式变压器因为铁芯工作在磁滞回线的第一象限，对材料磁性的要求有别于前述主变 压器 它实际上是一只单端脉冲变压器 因而要求具有大的Ｂ＝Ｂｍ－Ｂｒ 即磁感Ｂｍ 和 。 ， ， 剩 磁Ｂｒ 之 差要大； 同时要求高的脉冲磁导率。 特别是对于单端反激式开关主变压器， 或称储能变压器，要考虑储能要求。 线圈储能的多少取决于两个因素： 一个是材料的工作 磁感Ｂｍ 值或电感量Ｌ， 另 一个是工作磁场Ｈｍ 或工作电流Ｉ，储能Ｗ＝1/2ＬＩ2。这 就要求材料有足够高的Ｂｓ值和合适的磁导率，常为宽恒导磁材料。 对于工作在±Ｂｍ之间的变压器来说，要求其磁滞回线的面积，特别是在高频下的回线面积 要小， 同时为降低空载损耗、减小励磁电流，应有高磁导率，最合适的为封闭式环形铁芯, 其磁滞回线见图所示，这种铁芯用于双端或全桥式工作状态的器件中。 磁芯 铁氧体 钴基非 晶 铁基非 晶 纳米晶
硅钢 坡莫合 金 Bs(T) 0.5 r(mWcm) 6´10
8
P(w/kg) 0.2T,25kHz=25 0.2T,100kHz=125 0.1T,200kHz=63
适用频率 >100kHz
适用功率 中、小
0.6 1.54 1.25 2.03 0.75
142 130 80 47 56
0.3T,100kHz=90 0.5T,10kHz =35 0.5T,20kHz =25 0.5T,50kHz=100 1kHz,1.0T=20 10kHz,0.5T=85
100kHz 10kHz 20--50kHz
中、小 大、中 大、中 大、中 中、小
纳米晶合金的磁滞回线 通常，金属晶态材料要降低高频下的铁损是不容易的，而对于非晶合金来说，它们由于 不存在磁晶各向异性、金属夹杂物和晶界等，此外它不存在长程有序的原子排列，其电阻率 比一般的晶态合金高 2－3 倍，加之快冷方法一次形成厚度 15-30 微米的非晶薄带，特别适 用于高频功率输出变压器。已广泛应用于逆变弧焊电源、单端脉冲变压器、高频加热电源、 不停电电源、功率变压器、通讯电源、开关电源变压器和高能加速器等铁芯，在频率 20－ 50kHz、功率 50kW 以下，是变压器最佳磁芯材料. 近年来发展起来的新型逆变弧焊电源单端脉冲变压器，具有高频大功率的特点，因此要 求变压器铁芯材料具有低的高频损耗、高的饱和磁感Ｂｓ和低的Ｂｒ以获得大的工作磁感 Ｂ，使焊机体积和重量减小。常用的用于高频弧焊电源的铁芯材料为铁氧体，虽然由于其电 阻率高 而具有低的高频损耗， 但其温度稳定性较差，工作磁感较低，变压器体积和重量较 大，已不能满足新型弧焊机的要求。采用纳米晶环形铁芯后，由于其具有高的 Bs 值(Bs＞1.2 Ｔ)，高的ΔB 值(ΔB＞0.7Ｔ)，很高的脉冲磁导率和低的损耗，频率可达 100kHz. 可使铁 芯的体积和重量大为减小。近年来逆变焊机已应用纳米晶铁芯达几万只，用户反映用纳米晶 变压器铁芯再配以非晶高频电感制成的焊机，不仅体积小、重量轻、便于携带，而且电弧稳 定、飞溅小、动态特性好、效率高及可靠性高。 这种环形纳米晶铁芯还可用于中高频加热 电源、脉冲变压器、不停电电源、功率变压器、开关电源变压器和高能加速器等装置中。可 根据开关电源的频率选用磁芯材料. 环形纳米晶铁芯具有很多优点， 但它也有绕线困难的不利因素。 为了在匝数较多时绕线方便， 可选用高频大功率 C 型非晶纳米晶铁芯。 采用低应力粘结剂固化及新的切割工艺制成的非晶 纳米晶合金 C 型铁芯的性能明显优于硅钢 C 型铁芯。 目前这种铁芯已批量用于逆变焊机和切 割机等。 逆变焊机主变压器铁芯和电抗器铁芯系列有: 120A、 160A、 200A、 250A、 315A、 400A、 500A、630A 系列。 、脉冲变压器铁芯 （二） 脉冲变压器铁芯 、 脉冲变压器是用来传输脉冲的变压器。 当一系列脉冲持续时间为 td (µs) 、脉冲幅值 电压为 Um (V)的单极性
脉冲电压加到匝数为 N 的脉冲变压器绕组上时，在每一个脉冲结束 时，铁芯中的磁感应强度增量ΔB (T)为： ΔB = Um td / NSc × 10-2 其中 Sc 为铁芯的 2 有效截面积（cm ） 。即磁感应强度增量ΔB 与脉冲电压的面积（伏秒乘积）成正比。对输出 单向脉冲时，ΔB=Bm-Br , 如果在脉冲变压器铁芯上加去磁绕组时，ΔB = Bm + Br 。在脉冲 状态下，由动态脉冲磁滞回线的ΔB 与相应的ΔHp 之比为脉冲磁导率 µp。 理想的脉冲波形是指矩形脉冲波，由于电路的参数影响，实际的脉冲波形与矩形脉冲有 所差异，经常会发生畸变。比如脉冲前沿的上升时间 tr 与脉冲变压器的漏电感 Ls、绕组和 结构零件导致的分布电容 Cs 成比例，脉冲顶降 λ 与励磁电感 Lm 成反比，另外涡流损耗因素 也会影响输出的脉冲波形。 脉冲变压器的漏电感 Ls = 4βπN12 lm / h 脉冲变压器的初级励磁电感 Lm = 4µπp Sc N2 / l ×10-9 涡流损耗 Pe = Um d2 td lF / 12 N12Scρ β 为与绕组结构型式有关的系数，lm 为绕组线圈的平均匝长，h 为绕组线圈的宽度，N1 为初级绕组匝数，l 为铁芯的平均磁路长度，Sc 为铁芯的截面积，µp 为铁芯的脉冲磁导率， ρ 为铁芯材料的电阻率，d 为铁芯材料的厚度，F 为脉冲重复频率。 从以上公式可以看出，在给定的匝数和铁芯截面积时，脉冲宽度愈大，要求铁芯材料的磁感 应强度的变化量ΔB 也越大；在脉冲宽度给定时，提高铁芯材料的磁感应强度变化量ΔB， 可以大大减少脉冲变压器铁芯的截面积和磁化绕组的匝数，即可缩小脉冲变压器的体积。要 减小脉冲波形前沿的失真，应尽量减小脉冲变压器的漏电感和分布电容，为此需使脉冲变压 器的绕组匝数尽可能的少，这就要求使用具有较高脉冲磁导率的材料。为减小顶降，要尽可 这就要求铁芯材料具有较高的脉冲磁导率 µp。 为减小涡流损耗， 能的提高初级励磁电感量 Lm，
应选用电阻率高、厚度尽量薄的软磁带材作为铁芯材料，尤其是对重复频率高、脉冲宽度大 的脉冲变压器更是如此。 脉冲变压器对铁芯材料的要求为： ① 高饱和磁感应强度 Bs 值； ② 高的脉冲磁导率，能用较小的铁芯尺寸获得足够大的励磁电感； ③ 大功率单极性脉冲变压器要求铁芯具有大的磁感应强度增量ΔB,使用低剩磁感应材料； 当采用 附加直流偏磁时，要求铁芯具有高矩形比，小矫顽力 Hc。 ④ 小功率脉冲变压器要求铁芯的起始脉冲磁导率高； ⑤ 损耗小。 mp (1T,3ms) 2000 9000
材质 硅钢 (0.08) 1J51 铁氧体 纳米晶
Bs(T) 2 1.6 0.4 1.2
ΔB (T) 3.8 3 2.5 1.0~2.0
适用频率 适用功率 400Hz 5kHz ~300kHz 10kHz 大 大中 小 大中
1000~2000 0.2
铁基非晶 1.5
20~50kHz 中
铁氧体磁芯的电
阻率高、频率范围宽、成本低，在小功率脉冲变压器中应用较多，但其 ΔB 和 µp 均较低，温度稳定性差，一般用于对顶降和后沿要求不高的场合。 (三). 电感器磁芯 铁芯电感器是一种基本元件，在电路中电感器对于电流的变化具有阻抗的作用, 在电子 设备中应用极为广泛。对电感器的主要要求有以下几点： ① 在一定温度下长期工作时，电感器的电感量随时间的变化率应保持最小； ② 在给定工作温度变化范围内，电感量的温度系数应保持在容许限度之内； ③ 电感器的电损耗和磁损耗低； ④ 非线性歧变小； ⑤ 价格低，体积小。 电感元件与电感量 L、品质因素 Q、铁芯重量 W、绕线的直流电阻 R 有着密切的关系。 电感 L 抗拒交流电流的能力用感抗值 ZL 来表示： ZL ＝ 2πfL , 频率 f 越高， 感抗值 ZL 越大。 电感 L 与铁芯的关系为： L ＝ 4N2µ SK /D × 10-9 , K 为铁芯的填充系数，S 为铁芯的截面积, D 为铁芯的平均直径，µ 为铁芯的磁导率， N 为绕组匝数。 电感中的磁能密度为： dw＝ µ Hm2 / 8π 电感铁芯的品质因素为： Q ＝ ωL /R = 8πN2fµS /RD × 10-9 在铁芯体积一定的情况下，要获得储能大的铁芯，应选恒导磁范围大的材料，即 Hm 大 的材料；要获得高品质因素的铁芯，应选导磁率 µ 大的材料；要缩小铁芯体积和重量，应 选 Hm 大、µ 大的材料。 电感器最常用的有电源滤波扼流圈和交流扼流圈（包括电感线圈） 。电源滤波扼流圈用 于平滑整流后的直流成分，减小其波纹电压，以得到平稳的直流电。滤波器一般都是在交直 流叠加的状态下工作。利用电感元件对交流电的抵抗作用使交流电压大部分降落在电感上。 要求电感器在很大的直流磁场范围内具有较大的恒电感量，以及较小的直流电压降。 交流扼流圈用于交流回路中，作为平衡、镇流、限流和滤波等感性元件来使用。交流扼 流圈工作于交流状态，无直流磁化，铁芯中磁感应强度的确定取决于负载电流。
电感线圈多数用于高频电路中，如滤波器用电感线圈、振荡回路电感线圈、陷波器线圈、高 频扼流圈、 匹配线圈、 噪音滤波线圈等。 多数工作于交流状态， 铁芯以铁氧体磁芯使用最多。 适用于电感铁芯的材料有多种：铁氧体、铁粉芯、坡莫合金粉芯、FeSiAl 粉芯、硅钢、 非晶合金等。 非晶扼流圈是用非晶带材制成的现代化的器件。用铁基非晶制成的铁芯与铁 粉芯、MPP 或硅钢片铁芯相比，可以具有较小的器件尺寸和低的温升。铁基非晶合金制成的 输出扼流圈铁芯的直流偏磁特性与Ｍｎ－Ｚｎ 铁氧体铁芯 特性的比较示于图。设定电感值 为同一值，而且横坐标以铁氧体为基准，电感值减
少一半时的偏磁电流规定为 1。非晶扼流 圈铁芯直至很高的电流值仍显示出恒定的电感值，清楚的表示出饱和磁通密 度之差。 同样 也可反映出铁芯的尺寸。 对于相同电气规格的扼流圈来说，可以做到非晶合金的体积为铁 氧体的一半。
非晶与铁氧体扼流圈的直流偏磁特性及饱和磁通密度的温度特性 扼流圈用铁芯须具有高饱和磁通密度，而且如果考虑到实际环境， 高温时仍必须保持 高饱和磁通密度。非晶扼流圈铁芯的饱和磁通密度 的温度特性与铁氧体铁芯的比较示于图 所示。可以看出，非晶扼流 圈铁芯因其居里温度高，直到 150 °Ｃ的温度范围内，饱和磁 通密度的减小级小，温度特性良好。 硅钢片（厚 0.05 毫米〕也用于作为输出扼流圈的高饱和磁通密度材料。表 示出了用非晶 扼流圈组装的开关频率为 20ｋＨｚ、100ｋＨｚ、250ｋＨｚ的开关电源，在加上 10A 的直 流输出负载的条件下的电源效率和铁芯的温升，并与硅钢片扼流圈作了比较。非晶扼流圈与 硅钢片扼流圈相比，电源效率提高 1.5-6.5％；铁芯的温升降低 20－30 °Ｃ。在高频条件下， 这一差异尤其明显。由此可见，非晶扼流圈可以解决铁氧体和硅钢的技术难点，适用于开关 电源的 高频化要求的输出扼流圈的位置。 20 kHz 材料 效率 (%) 温升 (°C) 21 39 100 kHz 效率 (%) 81 77 温升 (°C) 26 48 250 kHz 效率 (%) 79 70 温升 (°C) 20 60
非晶扼流 84 圈 硅钢扼流 83 圈
非晶合金作为输出滤波扼流圈与钼坡莫合金粉芯 MPP 的比较见图所示。在高频大功率 下，非晶合金输出扼流圈的功率损耗和体积都小得多。
A. B. C. D. D.
非晶合金输出扼流圈的功率 非晶合金成品电感器的体积 损耗与钼坡莫合金的比较 与钼坡莫合金的比较 综上所述，非晶合金作为输出扼流圈铁芯具有如下特点： 减小器件尺寸： 铁基非晶合金的饱和磁感为 1.5T 左右，对于在给定电流下所要求 的电感，能大幅度减小尺寸。 容许采用高密度的线路：非晶扼流圈铁芯的单一气隙结构将限制漏磁通，可以供较好 密度的电路板使用。 降低温升：非晶扼流圈铁芯所产生的热低于类似工作条件下的粉芯所产生的热。 提高工作效率. 优异的直流偏压特性：非晶扼流圈铁芯的饱和直流偏压水平比铁粉芯或铁氧体铁芯 高。
(四). 共模噪声用非晶扼流圈 共模电感要求对磁芯材料具有高初始磁导率 µ0、低损耗的特点，常用共模电感磁芯材料有铁 氧体、坡莫合金、纳米晶合金。 材质 铁氧体 Bs(T) 0.4 m0 10000 80000 80000 适用频率 价格 ~300 kHz 低 ~10 kHz ~50 kHz 高 高
坡莫合金 0.7 1J85 纳米晶 1.2
纳米晶合金共模电感的特点： A. 用较少匝数可产生高的电感 B. 低的分流
（端间〕电容 C. 高的自共振频率（高于此频率，器件变成电容性的〕 D. 较小的尺寸 E. 低的温升 F. 高饱和磁感，可以处理高振幅噪声尖峰信号。 G. 高的工作温度（150°C） 。 、磁放大器铁芯 （五） 磁放大器铁芯 、 磁放大器的工作特点: 铁芯上绕有交流绕组和直流绕组，同时受到交直流磁化，直流磁 场起控制作用。利用铁芯的未饱和和饱和磁导率间的巨大差异来延迟电流 得到一段预置时
间。对磁放大器铁芯的性能要求具有矩形比高, Hc 小, 损耗小的特点.一般来说,选择高矩 形比坡莫合金铁芯时,其损耗大,只能在低于 50kHz 时使用;使用非晶可饱和铁芯可扩大到 200kHz-300kHz。非晶可饱和铁芯具有铁芯损耗小、高频开关电源效率更高的特点。 非晶可饱和铁芯可应用于自激变换器型电源, 交叉调节式多输出电源, 高频铁磁共振 型电源等。非晶铁芯高温老化实验表明铁芯温度保持在高温的开关电源的磁放大器中工作时, 在经历了 2 万小后几乎看不到电源参数的变化。一般来说，在铁芯温度为 120 Ｃ条件下可 以正常工作 10 万小时以上，实用上具有很高的可靠性。 (六） 尖峰抑制器 、 开关电源最大的缺点就是容易产生躁声和干扰，这是开关电源的一个重要技术问题。开 关电源的噪声主要是由开关功率管和开关整流二级管快速变化的高压切换和脉冲短路电流 所引起。采 用 有 效 元 件 把 它 们 限 制 到 最 小 程 度 是 抑 制 噪 声 的 主 要 方 法 之 一 可 采 用 。 非 线 性 饱 和 电 感 来 抑 制 反 向 恢 复 电 流 尖 峰。 此时铁芯的工作状态是从－Ｂｓ 到＋Ｂ ｓ。如 图 所 示 通 过 在 续 流 二 极 管 VD2 回 路 中 串 联 非 线 性 饱 和 电 感L2 L2 能 有 效 地 抑 ， ， 制VD2 的 电 流 下 降 速 度 在 电 流 反 转 之 前 消 除 二 极 管 的 存 储 电 荷 从 而 减 小 反 向 恢 ， ， 复 电 流 L2 采 用 非 线 性 饱 和 电 感 能 使 电 流 下 降 时 间 显 著 减 小 当 二 极 管 电 流 接 近 。 ， 。 零 时L2 才 起 作 用 其 下 降 速 度 被 限 制 使 反 向 恢 复 电 流 几 乎 减 小 到 零 L2 的 大 小 应 根 ， 。 据二极管的反向恢复时间来选取 这种联接在开关电源续流二极管上的高磁导率 。 与可饱和性的超小型电感元件 用来抑制开关电源开关时产生的峰值电流 被称 ， ， 为 尖峰 抑制 器， 其 典 型 尺 寸 为R5×4×3、R10×6×5 等。 尖峰抑制器的性能特点： A． 初始和最大电感值很高，饱和后残余电感值非线性级不明显。串联接入回路后，当电 流升高的一瞬间显示出高阻抗。作为 所谓的瞬间阻抗元件使用。 B． 适合于防止半导体回路中瞬态电流峰值信号、冲击激励电路和由此而伴生的
噪声、以 及防止半导体损坏。 C. 剩余电感极小，电路稳定时损耗很小。 D. 与铁氧体制品的性能绝然不同。 E. 只要避免磁饱和，可作为超小型、高电感的电感元件使用。 F. 可作为低损耗的高性能可饱和铁芯用于控制和振荡。 尖峰抑制器要求铁芯材料具有较高的磁导率，以得到较大的电感量；高矩形比可使铁芯 饱和时，电感量应迅速下降到零；矫顽力小、高频损耗低, 否则铁芯放热不能正常工作。 铁芯 铁氧体 钴基非 晶 纳米晶 Bs (T) 0.4 0.7 1.2 Br/Bs 0.2 0.95 0.9 m0 mm P (mw/cm )
3
104 104 1 3 2 1 100 40
噪声降 低
适用频 率 500kHz 300kHz 100kHz
价格 低 高 中
500kHz,50mT=310 20% 100kHz,200mT=330 90% 50kHz,200mT=250 70%
钴基非晶合金的矫顽力很小， 显示出急剧磁化的上升趋势。 铁芯的起始及最大电感值特别大， 饱和后的剩余磁感几乎为零。实现了峰值断路器仅在电流上升时的瞬间起高阻抗的作用，而 在正常时是一个回路损耗很小的优异非线性电感线圈。钴 基 非 晶 可 以 制 作 性 能 优 异 的尖 峰 抑 制 器 ， 但 是 钴 基 非 晶 合 金 价 格 较 高， 而 且 其Ｂｓ 值 不 高， 在Ｂｍ > 0.7 T 时 因 磁 饱 和 而 使 特 性 损 耗 增 大。 采 用 廉 价 的 铁 基 超 微 晶 合 金 来 制 作 尖 峰 抑 制 器 铁 芯。 可 抑 制 原 始 尖 峰 的70％， 效 地 改 善 了 开 关 电 源 线 路 的 质 量，相 当 于 钴 基 非 晶 合 金 制 有 作 的尖 峰 抑 制 器 铁 芯 性 能， 价 格 比 钴 基 非 晶 低 得 多。
频率 (kHz)
输出电流 (A) 10 20
输出噪声电压 (mV) 862 1575 2287 3812 4936 609 1031 1313 1563 1750 512 825 1094 1375 1593
加抑制器后输出噪声电压 (mV) 312 705 1188 1312 1401 103 210 368 468 612 178 100 281 337 609
20
30 40 50 10 20
50
30 40 50 10 20
100
30 40 50
尖峰抑制器用途: A. 减小电流尖峰信号。 B. 降低由于电流峰值信号引起的噪声。 C. 防止开关晶体管的损坏。 D. 减低开关晶体管的开关损耗。 E. 补偿二极管的恢复特性。 F. 防止高频脉冲电流冲击激励。 G. 作为超小型的线路滤波器使用。 H. 作为低输出功率的磁放大器使用。 结束语 非晶合金材料的出现给了各种磁控电源的设计者很大的冲击,使得开发新技术放到了首 位。对于成本－性能要有优越性的市场来说，单有技术的先进性，还难以迅速普及。在这种 情况下，尽管非晶合金铁芯的价格较高，但是由于可以实现电源的高频化，所以按照高频化 －小型化－减少原材料的使用量－降低成本，可以产生良好的市场价值。另外随着非晶材料 的迅速发展，非晶合金材料的价格不断降低，非晶合金铁芯的应用将越来越迅速和广泛。 版权所有@2001 国家非晶微晶合金工程技术研究中心
技朮服務与應用指南--常用軟磁材料特性及其應用 用指南--常用軟磁材料特性及其應 --常用
常用软磁材料及其应用
这里介绍常用的软磁材料及其应用，包括： 磁性材料常用性能指标 铁粉芯 坡莫合金粉芯 铁氧体 硅钢片 坡莫合金 非晶纳米晶合金 磁粉芯和铁氧体的对比 硅钢、坡莫合金和非晶合金的对比 高频功率变压器铁芯 脉冲变压器铁芯 电感铁芯 共模电感铁芯 磁放大器铁芯 尖峰抑制器铁芯
一.磁性材料的基本特性
1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场 H 作用下，必有相应的磁 化强度 M 或磁感应强度 B 它们随磁场强度 H 的变化曲线称为磁化曲线(M～H 或 B～H 曲线)。 ， 磁化曲线一般来说是非线性的，具有 2 个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度 H 足够大时，磁化强度 M 达到一个确定的饱和值 Ms，继续增大 H，Ms 保持不变；以及当材料 的 M 值达到饱和后，外磁场 H 降低为零时，M 并不恢复为零，而是沿 MsMr 曲线变化。 材料的工作状态相当于 M～H 曲线或 B～H 曲线上的某一点，该点常称为工作点。
(b) 矩形回线 (c) 线性回线 磁滞回线及磁导率随磁场强度的变化曲线 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度 Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁 化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度 Br: 是磁滞回线上的特征参数,H 回到 0 时的 B 值. 矩形比: Br/Bs 矫顽力 Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷 （杂质、应力等） 。 磁导率 µ: 是磁滞回线上任何点所对应的 B 与 H 的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率 µi、 最大磁导率 µm、微分磁导率 µd、振幅磁导率 µa、有效磁导率 µe、 脉 冲磁导率 µp 居里温度 Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失, 转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度. 损耗 P: 磁滞损耗 Ph 及涡流损耗 Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ,ρ 降低磁滞损耗 Ph 的方法是降低矫顽力 Hc；降低涡流损耗 Pe 的方法是减薄磁性材料 的厚度 t 及提高材料的电阻率 ρ。 在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（亳瓦特） /表面积（平方厘米） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～ 电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材 料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。 设计软磁器件通常包括三个步骤
：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺 寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
(a) 普通回线
材料: B ～ H, µ 磁芯(S,l): φ ～ F 器件(N): U ～ I，L 磁势 F =∫ Hdl=Hl Nφ = ∫ Udt 磁通 φ =∫BdS=BS I ～ H: H = IN / l U ～ B: U = Ndφ/dt = kfNBS ×10-6 L ～ µ: L＝AL N2 =4N2µ SK /D × 10-9 返回页首 二、软磁材料的发展及种类 1. 软磁材料的发展 软磁材料在工业中的应用始于十九世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起，开始使用低 碳钢制造电机和变压器，在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细 铁丝等。到二十世纪初，研制出了硅钢片代替低碳钢，提高了变压器的效率，降低了损耗。 直至现在，硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到二十年代，无线电技术的兴起，促 进了高导磁材料的发展，出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从四十年代到六十年代，是 科学技术飞速发展的时期，雷达、电视广播、集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更高， 生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入七十年代，随着电讯、自动控制、计算机等 行业的发展 研制出了磁头用软磁合金 除了传统的晶态软磁合金外 又兴起了另一类材料— ， ， ， 非晶态软磁合金。 2.常用软磁磁芯的种类 2.常用软磁磁芯的种类 铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。 按 (主要成分, 磁性特点, 结构特点) 制品形态分类: (1). 粉芯类： 磁粉芯，包括：铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯 （High Flux） 、 坡莫合金粉芯（MPP）铁氧体磁芯 (2). 带绕铁芯：硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金 返回页首 三.常用软磁磁芯的特点及应用 (一). 粉芯类 1. 磁粉芯 磁粉芯 磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小 （高频下使用的为 0.5~5 微米） ，又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡 流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒 导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。 主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、 它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。 常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。 磁芯的有效磁导率 µe 及电感的计算公式为： µe = DL/4N2S × 109 其中： D 为磁芯平均直径（cm） 为电感量（享） 为绕线匝数，S 为磁芯有效截面 ，L ，N 2 。 积（cm ） (1). 铁粉芯
常用铁
粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。在粉芯中价格最低。饱和磁感应强 度值在 1.4T 左右；磁导率范围从 22~100; 初始磁导率 µi 随频率的变化稳定性好；直流电 流叠加性能好；但高频下损耗高。
铁粉芯初始磁导率随直流磁场强度的变化
铁粉芯初始磁导率随频率的变化 返回页首 (2). 坡莫合金粉芯 坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(High Flux)。 MPP 是由 81%Ni, 2%Mo, 及 Fe 粉构成。主要特点是: 饱和磁感应强度值在 7500Gs 左右； 磁导率范围大，从 14~550; 在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，广泛用于太 空设备、露天设备等；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生。主要应用
于 300KHz 以下的高品质因素 Q 滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高 的 LC 电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等, 在 AC 电路中常用, 粉芯中价格最贵。 高磁通粉芯 HF 是由 50%Ni, 50%Fe 粉构成。主要特点是: 饱和磁感应强度值在 15000Gs 左右； 磁导率范围从 14~160; 在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度，最高的直流偏压能 力；磁芯体积小。主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等, 在 DC 电路中常用，高 DC 偏压、高直流电和低交流电上用得多。价格低于 MPP。 Mµ (3). 铁硅铝粉芯 (Kool Mµ Cores) 铁硅铝粉芯由 9%Al, 5%Si, 85%Fe 粉构成。主要是替代铁粉芯，损耗比铁粉芯低 80%， 可在 8KHz 以上频率下使用；饱和磁感在 1.05T 左右；导磁率从 26~125；磁致伸缩系数接近 零，在不同的频率下工作时无噪声产生；比 MPP 有更高的 DC 偏压能力；具有最佳的性能价 格比。主要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。有时也替代有 气隙铁氧体作变压器铁芯使用。 返回页首 2. 软磁铁氧体 (Ferrites) 软磁铁氧体是以 Fe2O3 为主成分的亚铁磁性氧化物，采用粉末冶金方法生产。有 Mn-Zn、 Cu-Zn、Ni-Zn 等几类，其中 Mn-Zn 铁氧体的产量和用量最大，Mn-Zn 铁氧体的电阻率低，为 1～10 欧姆-米，一般在 100KHZ 以下的频率使用。Cu-Zn、Ni-Zn 铁氧体的电阻率为 102～104 欧姆-米，在 100kHz～10 兆赫的无线电频段的损耗小，多用在无线电用天线线圈、无线电中 频变压器。 磁芯形状种类丰富，有 E、I、U、EC、ETD 形、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS) 及圆形等。在应用上很方便。 由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率，粉末冶金方法又适宜于大批量 生产，因此成本低，又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感，在应用上很方便。而且磁导率 随频率的变化特性稳定，在 150kHz 以下基本保持
不变。随着软磁铁氧体的出现，磁粉芯的 生产大大减少了，很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。 国内外铁氧体的生产厂家很多，在此仅以美国的 Magnetics 公司生产的 Mn-Zn 铁氧体为 例介绍其应用状况。分为三类基本材料：电信用基本材料、宽带及 EMI 材料、功率型材料。 电信用铁氧体的磁导率从 750~2300, 具有低损耗因子、高品质因素 Q、稳定的磁导率随 温度/时间关系, 是磁导率在工作中下降最慢的一种，约每十年下降 3%～4%。广泛应用于高 Q 滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。 宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体，磁导率分别有 5000、10000、15000。其特性 为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电 流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器，在宽带变压器和 EMI 上多用。 功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度，为 4000~5000 Gs。另外具有低损耗/频率关系和 低损耗/温度关系。也就是说，随频率增大、损耗上升不大；随温度提高、损耗变化不大。 广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电 路。
铁氧体铁芯的损耗随温度的变化曲线
铁氧体铁芯的电感量随温度的变化曲线
铁氧体铁芯的初始磁导率随频率的变化曲线 返回页首 (二). 带绕铁芯 1. 硅钢片铁芯 硅钢片是一种合金，在纯铁中加入少量的硅（一般在 4.5%以下）形成的铁硅系合金称 为硅钢 该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为 20000 高斯; 由于它们具有较好的磁电性能，又易 于大批生产，价格便宜，机械应力影响小等优点，在电力电子行业中获得极为广泛的应用， 如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。是软磁材料中产量和使用量最大的材料。 也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。特别是在低频、大功率下最为适用。常用的 有冷轧硅钢薄板 DG3、冷轧无取向电工钢带 DW、冷轧取向电工钢带 DQ，适用于各类电子系 统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯，这类合金韧性好， 可以冲片、切割等加工，铁芯有叠片式及卷绕式。但高频下损耗急剧增加，一般使用频率不 超过 400Hz。从应用角度看，对硅钢的选择要考虑两方面的因素：磁性和成本。对小型电机、 电抗器和继电器，可选纯铁或低硅钢片；对于大型电机，可选高硅热轧硅钢片、单取向或无 取向冷轧硅钢片；对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。在工频下使用时，常用带材的厚度为 0.2~0.35 毫米；在 400Hz 下使用时，常选 0.1 毫米厚度
为宜。厚度越薄，价格越高。 2. 坡莫合金 坡莫合金常指铁镍系合金，镍含量在 30~90%范围内。是应用非常广泛的软磁合金。通过 适当
的工艺，可以有效地控制磁性能，比如超过十万的初始磁导率、超过一百万的最大磁导率、 低到千分之二奥斯特的矫顽力、接近 1 或接近零的矩形系数，具有面心立方晶体结构的坡莫 合金具有很好的塑性，可以加工成 1 微米的超薄带及各种使用形态。常用的合金有 1J50、 1J79、1J85 等。1J50 的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些，但磁导率比硅钢高几十倍，铁损 也比硅钢低 2~3 倍。做成较高频率(400~8000Hz)的变压器，空载电流小，适合制作 100 瓦以 下小型较高频率变压器。1J79 具有好的综合性能，适用于高频低电压变压器，漏电保护开 关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。1J85 的初始磁导率可达十万以上，适合于作弱 信号的低频或高频输入输出变压器、共模电感及高精度电流互感器等。 返回页首 3.非晶及纳米晶软磁合金(Amorphous 非晶及纳米晶软磁合金 3.非晶及纳米晶软磁合金(Amorphous and Nanocrystalline alloys) 硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料，原子在三维空间做规则排列，形成周期性的点 阵结构，存在着晶粒、晶界、位错、间隙原子、磁晶各向异性等缺陷，对软磁性能不利。从 磁性物理学上来说，原子不规则排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶态结构对获得优异软 磁性能是十分理想的。 非晶态金属与合金是 70 年代问世的一个新型材料领域。它的制备技术完全不同于传统 的方法，而是采用了冷却速度大约为每秒一百 万度的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品 一次成型 比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序 这种新工艺被人们称之为 对 ， ， 传统冶金工艺的一项革命。由于超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的 固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金，被称为是冶 金材料学的一项革命。这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、 高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单，从 80 年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。目前美、日、德国已具有完善的生产 规模，并且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体涌向市场。 我国自从 70 年代开始了非晶态合金的研究及开发工作，经过“ 六 五”、“ 七 五”、 “ 八 五” 期间的重大科技攻关项目的完成，共取 得科研成果 134 项，国家发明奖 2 项， 获专利 16 项，已有近百个合金品种。钢铁研究总
院现具有 4 条非晶合金带材生产线、一条 非晶合金元器件铁芯生产线。生产各种定型的铁基、铁镍基、 钴基和纳米晶带材及铁芯， 适用于逆变电源、开关电源、电源变压器、漏电保护器、电感器的铁芯元件，年产值近 2000 万元。“ 九五”正在建立千吨级铁基非晶生产线，进入国际先进水平行列。 目前，非晶软磁合金所达到的最好单项性能水平为： 初始磁导率 µ0 = 14 × 104 钴基非晶 4 最大磁导率 µm = 220 × 10 钴基非晶 矫顽力 Hc = 0.001 Oe 钴基非晶 矩形比 Br/Bs = 0.995 钴基非晶 铁基非晶 饱和磁化强度 4πMs = 18300 Gs 电阻率 ρ = 270 微欧厘米 常用的非晶合金的种类有：铁基、铁镍基、钴基非晶合金以及铁基纳米晶合金。其国家牌号 及性能特点见表及图所示，为便于对比，也列出晶态合金硅钢片、坡莫合金 1J79 及铁氧体 的相应性能。这几类材料各有不同的特点，在不同的方面得到应用。 牌 号 基本成分和特征 Fe-Si-B 系快淬软磁铁基合金 Fe-Si-B-C 系快淬软磁铁基合金 Fe-Si-B-Ni 系快淬软磁铁基合金 Fe-Si-B-Ni Mo 系快淬软磁铁基合金 Fe-Si-B-Cr(及其他元素)系快淬软磁铁基合金 高频低损耗 Fe-Si-B 系快淬软磁铁基合金
1K101 1K102 1K103 1K104 1K105 1K106
1K107 1K201 1K202 1K203 1K204 1K205 1K206 1K501 1K502 1K503 1K601 2K101 3K301 7K301 7K701 7K702 7K703 8K101 8K501 400Hz: 功率 (W) 铁芯损耗 (W) 激磁功率 (VA)
高频低损耗 Fe-Nb-Cu-Si-B 系快淬软磁铁基纳米晶合金 高脉冲磁导率快淬软磁钴基合金 高剩磁比快淬软磁钴基合金 高磁感低损耗快淬软磁钴基合金 高频低损耗快淬软磁钴基合金 高起始磁导率快淬软磁钴基合金 淬态高磁导率软磁钴基合金 Fe-Ni-P-B 系快淬软磁铁镍基合金 Fe-Ni-V-Si-B 系快淬软磁铁镍基合金 Fe-Ni-Cr-Si-B 系快淬软磁铁镍基合金 Co-Ni-Fe-Si-B 系快淬软磁钴镍基合金 Nd-Fe-B 系快淬永磁铁基合金 Ni-Si-B 系快淬弹性镍基合金 快淬可焊镍基合金 Cu-Sn-Ni 系快淬可焊铜基合金 Cu-Ni-Sn-P 系快淬可焊铜基合金 Cu-Ag-Sn-P 系快淬可焊铜基合金 Fe-Cr-P-C 系快淬耐蚀铁基合金 快淬耐热铁镍基合金 硅钢铁芯 45 2.4 6.1 295 非晶铁芯 45 1.3 1.3 276
总重量 (g)
铁基非晶合金 （1）. 铁基非晶合金 (Fe-based amorphous alloys) 铁基非晶合金是由 80 % Fe 及 20% Si,B 类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度 （ 1.54T〕 ，磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点，特别是铁损低（ 为取 向硅钢片的 1/3－1/5〕 ，代替硅钢做配电变压器可节能 60－70％。铁基非晶合金的带材厚度 为 0.03 毫米左右，广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中 频变压器及逆变器铁芯, 适合于 10kHz 以下频率使用。
铁基非晶合
金与硅钢的损耗比较
铁基非晶合金的静态磁滞回线 铁基非晶合金的动态损耗曲线 (Fe- based（2）.铁镍基钴基非晶合金 (Fe-Ni based-amorphous alloy) 铁镍基非晶合金是由 40%Ni、40%Fe 及 20%类金属元素所构成,它具有中等饱和磁感应强 度 〔0.8T〕 、较高的初始磁导率和很高的最大磁导率以及高的机械强度和优良的韧性。在中、 低频率下具有低的铁损。空气中热处理不发生氧化，经磁场退火后可得到很好的矩形回线。 价格比 1J79 便宜 30－50％。 铁镍基非晶合金的应用范围与中镍坡莫合金相对应, 但铁损和高的机械强度远比晶态 合金优越；代替 1J79，广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。铁镍基非晶 合金是国内开发最早，也是目前国内非晶合金中应用量最大的非晶品种，年产量近 200 吨左
右.空气中热处理不发生氧化铁镍基非晶合金（1K503〕获得国家发明专利和美国专利权。
1K501、坡莫合金的磁化曲线比较 钴基非晶合金 DC 磁滞回线
1K503 不同频率下的动态损耗曲线 钴基非晶合金的动态损耗特性
钴基非晶和坡莫合金铁芯受应力时交流磁滞回线的比较 请浏览铁镍基非晶带材和钴基非晶带材相关产品 返回页首
alloy） (4). 铁基纳米晶合金 （Nanocrystalline alloy） 铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的 Nb、Cu、Si、B 元素所构成的合金经快速 凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为 10－20 纳米 的微晶,弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料. 纳米晶材料 具有优异的综合磁性能: 高饱和磁感(1.2Ｔ)、高初始磁导率(8 万)、低 Hc(0.32A/M）, 高 磁感下的高频损耗低（P0.5T／20kHz＝30 W/kg）,电阻率为 80 微欧厘米，比坡莫合金(50-60 微 欧厘米)高, 经纵向或横向磁场处理，可得到高 Br(0.9)或低 Br 值(1000Gs). 是目前市场上 综合性能最好的材料; 适用频率范围：50Hz-100kHz，最佳频率范围：20kHz-50kHz. 广泛应 用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、 电流互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯. （三）. 常用软磁磁芯的特点比较 磁粉芯、铁氧体的特点比较: 1. 磁粉芯、铁氧体的特点比较:
MPP 磁芯: 使用安匝数 100kHz: µe : 10 ~ 125 HF 磁芯: 使用安匝数800, 能在高的磁化场下不被饱和, 能保证电感值最好的交直 流叠加稳定性 在 200kHz 以内频率特性稳定; 但高频损耗大 适合于 10kHz 以下
使用。 。 ， FeSiAlF 磁芯：代替铁粉芯使用，使用频率可大于 8kHz。DC 偏压能力介于 MPP 与 HF 之间。 铁氧体： 饱和磁密低(5000Gs)，DC 偏压能力最小 Pot 铁芯 铁芯价格 高 骨架价格 低 绕线价格 低 绕线难度 好 RM & Slab Square Round Leg PQ 铁芯 铁芯 Leg E & U E & U 高 低 低 好 低 低 低 很好 中等 中等 低 很好 高 高 低 好 EP 铁芯 中等 高 低 好 环形铁芯 很低 无 高 一般
装配
简单
简单 好 好 好 100 kHz 1´ 2´ 6´
简单 好 很好 差 500 kHz 1´ 2´ 7´
中等 一般 好 差 1 MHz 1´ 1.6´ 8´
简单 一般 好 一般
简单 好 差 很好
无 差 好 好
按装难度 好 散热 差
屏蔽效果 很好 10 kHz MPP Kool Mm 1´ 1´
High Flux 5´
硅钢、坡莫合金、非晶合金的特点比较: 2. 硅钢、坡莫合金、非晶合金的特点比较: 硅钢和 FeSiAl 材料具有高的饱和磁感应值 Bs，但其有效磁导率值低，特别是在高频范 围内； 坡莫合金具有高初始磁导率、低矫顽力和损耗，磁性能稳定，但 Bs 不够高，频率大于 20kHz 时，损耗和有效磁导率不理想，价格较贵，加工和热处理复杂； 钴基非晶合金具有高的磁导率、低Ｈｃ、在宽的频率范围内有低损耗，接近于零的饱和 磁致伸缩系数,对应力不敏感，但是 Bs 值低，价格昂贵； 铁基非晶合金具有高 Bs 值、价格不高,但有效磁导率值较低。 纳米晶合金的磁导率、Hc 值接近晶态高坡莫合金及钴基非晶，且饱和磁感 Bs 与中镍坡莫合 金相当，热处理工艺简单，是一种理想的廉价高性能软磁材料；虽然纳米晶合金的 Bs 值低 于铁基非晶和硅钢，但其在高磁感下的高频损耗远低于它们，并具有更好的耐蚀性和磁稳定 性。纳米晶合金与铁氧体相比，在低于 50kHz 时，在具有更低损耗的基础上具有高二至三倍 的工作磁感，磁芯体积可小一倍以上。 基本参数 饱和磁感 剩余磁感 Bs （T） Br （T） （20KHz） 纳米晶铁芯 1.25 ~0.20 3.4 35 40 ~20,000 1.60 2 80 570 70 铁氧体铁芯 0.5 ~0.20 7.5 不能使用 不能使用 2,000 6 4 106 150 -
铁损 （20KHz/0.2T） （W/Kg） 铁损 （20KHz/0.5T） （W/Kg） 铁损 （50KHz/0.3T） （W/Kg） 导磁率 êm½（20KHz） （Gs / Oe） 矫顽力 Hc lS (A/m) （10－6） (mW·cm) (℃) (％)
饱和磁致伸缩 电阻率 居里温度 铁芯叠片系数
纳米晶、铁基非晶和铁氧体的磁导率随频率的变化
纳米晶与铁基非晶、铁氧体、坡莫合金
在不同频率下的损耗比较
性能指标 饱和磁感 Bs (T) 最大导磁率 mm 铁基非晶 1.56 45´10
4
纳米晶合金 1.25 60´10
4
玻莫合金 （1J85） 0.75T 60 ´ 10
4
冷轧硅钢 2.03 4´10 ~103 30 P1.0T/1KHz
4
初始磁导率 ( m0 ) 103~104 矫顽力 Hc (A/M) 铁损 (W/Kg) 电阻率 r (mW·cm) 居里温度 ( ℃ )
3
4~8 ´ 104 1.2
5~8 ´ 104
4
P1.0T/1KHz
4 P0.2T/20KHz
740 7.65 0.3
比重 d （g/cm ） 7.2 带材厚度 (mm) 0.03
四、几种常用磁性器件中磁芯的选用及设计 开关电源中使用的磁性器件较多，其中常用的软磁器件有：作为开关电源核心器件的主变 压器（高频功率变压器〕 、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。 不同的器件对材料的性能要求各不相同，如表所示为各种不同器件对磁性材料的性能要求。 应用 主变压 器 高 Bs 磁芯性 能要求 高m 高 Tc 低损耗 磁放大器 常模电感 高 Br/Bs 低损耗 低 Hc 高 Bs 高m 高 ΔB 低损耗 共模电感 高m 低损耗 尖峰抑制器 高 Br/Bs 低损耗 高m 输出滤波电感 高 Bs 低损耗 宽 f 下恒定的 m
、高频功率变压器 （一） 高频功率变压器 、 变压器铁芯的大小取决于输出功率和温升等。变压器的设计公式如下： Ｐ＝ＫｆＮＢＳＩ×１０－６ Ｔ＝ｈｃＰｃ＋ｈｗＰｗ 其中，Ｐ为电功率；Ｋ为与波形有关的系数；ｆ为频率；Ｎ为匝数；Ｓ为铁芯面积；Ｂ
为工作磁感；Ｉ为电流；Ｔ为温升；Ｐｃ为铁损；Ｐｗ为铜损；ｈｃ和ｈｗ为由实验确定的 系数。 由以上公式可以看出：高的工作磁感Ｂ可以得到大的输出功率或减少体积重量。但Ｂ值 的增加受到材料的Ｂｓ值的限制。而频率ｆ可以提高几个数量级，从而有可能使体积重量显 著减小。而低的铁芯损耗可以降低温升，温升反过来又影响使用频率和工作磁感的选取。一 般来说，开关电源对材料的主要要求是：尽量低的高频损耗、足够高的饱和磁感、高的磁导 率、足够高的居里温度和好的温度稳定性，有些用途要求较高的矩形比，对应力等不敏感、 稳定性好，价格低。 单端式变压器因为铁芯工作在磁滞回线的第一象限，对材料磁性的要求有别于前述主变 压器 它实际上是一只单端脉冲变压器 因而要求具有大的Ｂ＝Ｂｍ－Ｂｒ 即磁感Ｂｍ 和 。 ， ， 剩 磁Ｂｒ 之 差要大； 同时要求高的脉冲磁导率。 特别是对于单端反激式开关主变压器， 或称储能变压器，要考虑储能要求。 线圈储能的多少取决于两个因素： 一个是材料的工作 磁感Ｂｍ 值或电感量Ｌ， 另 一个是工作磁场Ｈｍ 或工作电流Ｉ，储能Ｗ＝1/2ＬＩ2。这 就要求材料有足够高的Ｂｓ值和合适的磁导率，常为宽恒导磁材料。 对于工作在±Ｂｍ之间的变压器来说，要求其磁滞回线的面积，特别是在高频下的回线面积 要小， 同时为降低空载损耗、减小励磁电流，应有高磁导率，最合适的为封闭式环形铁芯, 其磁滞回线见图所示，这种铁芯用于双端或全桥式工作状态的器件中。 磁芯 铁氧体 钴基非 晶 铁基非 晶 纳米晶
硅钢 坡莫合 金 Bs(T) 0.5 r(mWcm) 6´10
8
P(w/kg) 0.2T,25kHz=25 0.2T,100kHz=125 0.1T,200kHz=63
适用频率 >100kHz
适用功率 中、小
0.6 1.54 1.25 2.03 0.75
142 130 80 47 56
0.3T,100kHz=90 0.5T,10kHz =35 0.5T,20kHz =25 0.5T,50kHz=100 1kHz,1.0T=20 10kHz,0.5T=85
100kHz 10kHz 20--50kHz
中、小 大、中 大、中 大、中 中、小
纳米晶合金的磁滞回线 通常，金属晶态材料要降低高频下的铁损是不容易的，而对于非晶合金来说，它们由于 不存在磁晶各向异性、金属夹杂物和晶界等，此外它不存在长程有序的原子排列，其电阻率 比一般的晶态合金高 2－3 倍，加之快冷方法一次形成厚度 15-30 微米的非晶薄带，特别适 用于高频功率输出变压器。已广泛应用于逆变弧焊电源、单端脉冲变压器、高频加热电源、 不停电电源、功率变压器、通讯电源、开关电源变压器和高能加速器等铁芯，在频率 20－ 50kHz、功率 50kW 以下，是变压器最佳磁芯材料. 近年来发展起来的新型逆变弧焊电源单端脉冲变压器，具有高频大功率的特点，因此要 求变压器铁芯材料具有低的高频损耗、高的饱和磁感Ｂｓ和低的Ｂｒ以获得大的工作磁感 Ｂ，使焊机体积和重量减小。常用的用于高频弧焊电源的铁芯材料为铁氧体，虽然由于其电 阻率高 而具有低的高频损耗， 但其温度稳定性较差，工作磁感较低，变压器体积和重量较 大，已不能满足新型弧焊机的要求。采用纳米晶环形铁芯后，由于其具有高的 Bs 值(Bs＞1.2 Ｔ)，高的ΔB 值(ΔB＞0.7Ｔ)，很高的脉冲磁导率和低的损耗，频率可达 100kHz. 可使铁 芯的体积和重量大为减小。近年来逆变焊机已应用纳米晶铁芯达几万只，用户反映用纳米晶 变压器铁芯再配以非晶高频电感制成的焊机，不仅体积小、重量轻、便于携带，而且电弧稳 定、飞溅小、动态特性好、效率高及可靠性高。 这种环形纳米晶铁芯还可用于中高频加热 电源、脉冲变压器、不停电电源、功率变压器、开关电源变压器和高能加速器等装置中。可 根据开关电源的频率选用磁芯材料. 环形纳米晶铁芯具有很多优点， 但它也有绕线困难的不利因素。 为了在匝数较多时绕线方便， 可选用高频大功率 C 型非晶纳米晶铁芯。 采用低应力粘结剂固化及新的切割工艺制成的非晶 纳米晶合金 C 型铁芯的性能明显优于硅钢 C 型铁芯。 目前这种铁芯已批量用于逆变焊机和切 割机等。 逆变焊机主变压器铁芯和电抗器铁芯系列有: 120A、 160A、 200A、 250A、 315A、 400A、 500A、630A 系列。 、脉冲变压器铁芯 （二） 脉冲变压器铁芯 、 脉冲变压器是用来传输脉冲的变压器。 当一系列脉冲持续时间为 td (µs) 、脉冲幅值 电压为 Um (V)的单极性
脉冲电压加到匝数为 N 的脉冲变压器绕组上时，在每一个脉冲结束 时，铁芯中的磁感应强度增量ΔB (T)为： ΔB = Um td / NSc × 10-2 其中 Sc 为铁芯的 2 有效截面积（cm ） 。即磁感应强度增量ΔB 与脉冲电压的面积（伏秒乘积）成正比。对输出 单向脉冲时，ΔB=Bm-Br , 如果在脉冲变压器铁芯上加去磁绕组时，ΔB = Bm + Br 。在脉冲 状态下，由动态脉冲磁滞回线的ΔB 与相应的ΔHp 之比为脉冲磁导率 µp。 理想的脉冲波形是指矩形脉冲波，由于电路的参数影响，实际的脉冲波形与矩形脉冲有 所差异，经常会发生畸变。比如脉冲前沿的上升时间 tr 与脉冲变压器的漏电感 Ls、绕组和 结构零件导致的分布电容 Cs 成比例，脉冲顶降 λ 与励磁电感 Lm 成反比，另外涡流损耗因素 也会影响输出的脉冲波形。 脉冲变压器的漏电感 Ls = 4βπN12 lm / h 脉冲变压器的初级励磁电感 Lm = 4µπp Sc N2 / l ×10-9 涡流损耗 Pe = Um d2 td lF / 12 N12Scρ β 为与绕组结构型式有关的系数，lm 为绕组线圈的平均匝长，h 为绕组线圈的宽度，N1 为初级绕组匝数，l 为铁芯的平均磁路长度，Sc 为铁芯的截面积，µp 为铁芯的脉冲磁导率， ρ 为铁芯材料的电阻率，d 为铁芯材料的厚度，F 为脉冲重复频率。 从以上公式可以看出，在给定的匝数和铁芯截面积时，脉冲宽度愈大，要求铁芯材料的磁感 应强度的变化量ΔB 也越大；在脉冲宽度给定时，提高铁芯材料的磁感应强度变化量ΔB， 可以大大减少脉冲变压器铁芯的截面积和磁化绕组的匝数，即可缩小脉冲变压器的体积。要 减小脉冲波形前沿的失真，应尽量减小脉冲变压器的漏电感和分布电容，为此需使脉冲变压 器的绕组匝数尽可能的少，这就要求使用具有较高脉冲磁导率的材料。为减小顶降，要尽可 这就要求铁芯材料具有较高的脉冲磁导率 µp。 为减小涡流损耗， 能的提高初级励磁电感量 Lm，
应选用电阻率高、厚度尽量薄的软磁带材作为铁芯材料，尤其是对重复频率高、脉冲宽度大 的脉冲变压器更是如此。 脉冲变压器对铁芯材料的要求为： ① 高饱和磁感应强度 Bs 值； ② 高的脉冲磁导率，能用较小的铁芯尺寸获得足够大的励磁电感； ③ 大功率单极性脉冲变压器要求铁芯具有大的磁感应强度增量ΔB,使用低剩磁感应材料； 当采用 附加直流偏磁时，要求铁芯具有高矩形比，小矫顽力 Hc。 ④ 小功率脉冲变压器要求铁芯的起始脉冲磁导率高； ⑤ 损耗小。 mp (1T,3ms) 2000 9000
材质 硅钢 (0.08) 1J51 铁氧体 纳米晶
Bs(T) 2 1.6 0.4 1.2
ΔB (T) 3.8 3 2.5 1.0~2.0
适用频率 适用功率 400Hz 5kHz ~300kHz 10kHz 大 大中 小 大中
1000~2000 0.2
铁基非晶 1.5
20~50kHz 中
铁氧体磁芯的电
阻率高、频率范围宽、成本低，在小功率脉冲变压器中应用较多，但其 ΔB 和 µp 均较低，温度稳定性差，一般用于对顶降和后沿要求不高的场合。 (三). 电感器磁芯 铁芯电感器是一种基本元件，在电路中电感器对于电流的变化具有阻抗的作用, 在电子 设备中应用极为广泛。对电感器的主要要求有以下几点： ① 在一定温度下长期工作时，电感器的电感量随时间的变化率应保持最小； ② 在给定工作温度变化范围内，电感量的温度系数应保持在容许限度之内； ③ 电感器的电损耗和磁损耗低； ④ 非线性歧变小； ⑤ 价格低，体积小。 电感元件与电感量 L、品质因素 Q、铁芯重量 W、绕线的直流电阻 R 有着密切的关系。 电感 L 抗拒交流电流的能力用感抗值 ZL 来表示： ZL ＝ 2πfL , 频率 f 越高， 感抗值 ZL 越大。 电感 L 与铁芯的关系为： L ＝ 4N2µ SK /D × 10-9 , K 为铁芯的填充系数，S 为铁芯的截面积, D 为铁芯的平均直径，µ 为铁芯的磁导率， N 为绕组匝数。 电感中的磁能密度为： dw＝ µ Hm2 / 8π 电感铁芯的品质因素为： Q ＝ ωL /R = 8πN2fµS /RD × 10-9 在铁芯体积一定的情况下，要获得储能大的铁芯，应选恒导磁范围大的材料，即 Hm 大 的材料；要获得高品质因素的铁芯，应选导磁率 µ 大的材料；要缩小铁芯体积和重量，应 选 Hm 大、µ 大的材料。 电感器最常用的有电源滤波扼流圈和交流扼流圈（包括电感线圈） 。电源滤波扼流圈用 于平滑整流后的直流成分，减小其波纹电压，以得到平稳的直流电。滤波器一般都是在交直 流叠加的状态下工作。利用电感元件对交流电的抵抗作用使交流电压大部分降落在电感上。 要求电感器在很大的直流磁场范围内具有较大的恒电感量，以及较小的直流电压降。 交流扼流圈用于交流回路中，作为平衡、镇流、限流和滤波等感性元件来使用。交流扼 流圈工作于交流状态，无直流磁化，铁芯中磁感应强度的确定取决于负载电流。
电感线圈多数用于高频电路中，如滤波器用电感线圈、振荡回路电感线圈、陷波器线圈、高 频扼流圈、 匹配线圈、 噪音滤波线圈等。 多数工作于交流状态， 铁芯以铁氧体磁芯使用最多。 适用于电感铁芯的材料有多种：铁氧体、铁粉芯、坡莫合金粉芯、FeSiAl 粉芯、硅钢、 非晶合金等。 非晶扼流圈是用非晶带材制成的现代化的器件。用铁基非晶制成的铁芯与铁 粉芯、MPP 或硅钢片铁芯相比，可以具有较小的器件尺寸和低的温升。铁基非晶合金制成的 输出扼流圈铁芯的直流偏磁特性与Ｍｎ－Ｚｎ 铁氧体铁芯 特性的比较示于图。设定电感值 为同一值，而且横坐标以铁氧体为基准，电感值减
少一半时的偏磁电流规定为 1。非晶扼流 圈铁芯直至很高的电流值仍显示出恒定的电感值，清楚的表示出饱和磁通密 度之差。 同样 也可反映出铁芯的尺寸。 对于相同电气规格的扼流圈来说，可以做到非晶合金的体积为铁 氧体的一半。
非晶与铁氧体扼流圈的直流偏磁特性及饱和磁通密度的温度特性 扼流圈用铁芯须具有高饱和磁通密度，而且如果考虑到实际环境， 高温时仍必须保持 高饱和磁通密度。非晶扼流圈铁芯的饱和磁通密度 的温度特性与铁氧体铁芯的比较示于图 所示。可以看出，非晶扼流 圈铁芯因其居里温度高，直到 150 °Ｃ的温度范围内，饱和磁 通密度的减小级小，温度特性良好。 硅钢片（厚 0.05 毫米〕也用于作为输出扼流圈的高饱和磁通密度材料。表 示出了用非晶 扼流圈组装的开关频率为 20ｋＨｚ、100ｋＨｚ、250ｋＨｚ的开关电源，在加上 10A 的直 流输出负载的条件下的电源效率和铁芯的温升，并与硅钢片扼流圈作了比较。非晶扼流圈与 硅钢片扼流圈相比，电源效率提高 1.5-6.5％；铁芯的温升降低 20－30 °Ｃ。在高频条件下， 这一差异尤其明显。由此可见，非晶扼流圈可以解决铁氧体和硅钢的技术难点，适用于开关 电源的 高频化要求的输出扼流圈的位置。 20 kHz 材料 效率 (%) 温升 (°C) 21 39 100 kHz 效率 (%) 81 77 温升 (°C) 26 48 250 kHz 效率 (%) 79 70 温升 (°C) 20 60
非晶扼流 84 圈 硅钢扼流 83 圈
非晶合金作为输出滤波扼流圈与钼坡莫合金粉芯 MPP 的比较见图所示。在高频大功率 下，非晶合金输出扼流圈的功率损耗和体积都小得多。
A. B. C. D. D.
非晶合金输出扼流圈的功率 非晶合金成品电感器的体积 损耗与钼坡莫合金的比较 与钼坡莫合金的比较 综上所述，非晶合金作为输出扼流圈铁芯具有如下特点： 减小器件尺寸： 铁基非晶合金的饱和磁感为 1.5T 左右，对于在给定电流下所要求 的电感，能大幅度减小尺寸。 容许采用高密度的线路：非晶扼流圈铁芯的单一气隙结构将限制漏磁通，可以供较好 密度的电路板使用。 降低温升：非晶扼流圈铁芯所产生的热低于类似工作条件下的粉芯所产生的热。 提高工作效率. 优异的直流偏压特性：非晶扼流圈铁芯的饱和直流偏压水平比铁粉芯或铁氧体铁芯 高。
(四). 共模噪声用非晶扼流圈 共模电感要求对磁芯材料具有高初始磁导率 µ0、低损耗的特点，常用共模电感磁芯材料有铁 氧体、坡莫合金、纳米晶合金。 材质 铁氧体 Bs(T) 0.4 m0 10000 80000 80000 适用频率 价格 ~300 kHz 低 ~10 kHz ~50 kHz 高 高
坡莫合金 0.7 1J85 纳米晶 1.2
纳米晶合金共模电感的特点： A. 用较少匝数可产生高的电感 B. 低的分流
（端间〕电容 C. 高的自共振频率（高于此频率，器件变成电容性的〕 D. 较小的尺寸 E. 低的温升 F. 高饱和磁感，可以处理高振幅噪声尖峰信号。 G. 高的工作温度（150°C） 。 、磁放大器铁芯 （五） 磁放大器铁芯 、 磁放大器的工作特点: 铁芯上绕有交流绕组和直流绕组，同时受到交直流磁化，直流磁 场起控制作用。利用铁芯的未饱和和饱和磁导率间的巨大差异来延迟电流 得到一段预置时
间。对磁放大器铁芯的性能要求具有矩形比高, Hc 小, 损耗小的特点.一般来说,选择高矩 形比坡莫合金铁芯时,其损耗大,只能在低于 50kHz 时使用;使用非晶可饱和铁芯可扩大到 200kHz-300kHz。非晶可饱和铁芯具有铁芯损耗小、高频开关电源效率更高的特点。 非晶可饱和铁芯可应用于自激变换器型电源, 交叉调节式多输出电源, 高频铁磁共振 型电源等。非晶铁芯高温老化实验表明铁芯温度保持在高温的开关电源的磁放大器中工作时, 在经历了 2 万小后几乎看不到电源参数的变化。一般来说，在铁芯温度为 120 Ｃ条件下可 以正常工作 10 万小时以上，实用上具有很高的可靠性。 (六） 尖峰抑制器 、 开关电源最大的缺点就是容易产生躁声和干扰，这是开关电源的一个重要技术问题。开 关电源的噪声主要是由开关功率管和开关整流二级管快速变化的高压切换和脉冲短路电流 所引起。采 用 有 效 元 件 把 它 们 限 制 到 最 小 程 度 是 抑 制 噪 声 的 主 要 方 法 之 一 可 采 用 。 非 线 性 饱 和 电 感 来 抑 制 反 向 恢 复 电 流 尖 峰。 此时铁芯的工作状态是从－Ｂｓ 到＋Ｂ ｓ。如 图 所 示 通 过 在 续 流 二 极 管 VD2 回 路 中 串 联 非 线 性 饱 和 电 感L2 L2 能 有 效 地 抑 ， ， 制VD2 的 电 流 下 降 速 度 在 电 流 反 转 之 前 消 除 二 极 管 的 存 储 电 荷 从 而 减 小 反 向 恢 ， ， 复 电 流 L2 采 用 非 线 性 饱 和 电 感 能 使 电 流 下 降 时 间 显 著 减 小 当 二 极 管 电 流 接 近 。 ， 。 零 时L2 才 起 作 用 其 下 降 速 度 被 限 制 使 反 向 恢 复 电 流 几 乎 减 小 到 零 L2 的 大 小 应 根 ， 。 据二极管的反向恢复时间来选取 这种联接在开关电源续流二极管上的高磁导率 。 与可饱和性的超小型电感元件 用来抑制开关电源开关时产生的峰值电流 被称 ， ， 为 尖峰 抑制 器， 其 典 型 尺 寸 为R5×4×3、R10×6×5 等。 尖峰抑制器的性能特点： A． 初始和最大电感值很高，饱和后残余电感值非线性级不明显。串联接入回路后，当电 流升高的一瞬间显示出高阻抗。作为 所谓的瞬间阻抗元件使用。 B． 适合于防止半导体回路中瞬态电流峰值信号、冲击激励电路和由此而伴生的
噪声、以 及防止半导体损坏。 C. 剩余电感极小，电路稳定时损耗很小。 D. 与铁氧体制品的性能绝然不同。 E. 只要避免磁饱和，可作为超小型、高电感的电感元件使用。 F. 可作为低损耗的高性能可饱和铁芯用于控制和振荡。 尖峰抑制器要求铁芯材料具有较高的磁导率，以得到较大的电感量；高矩形比可使铁芯 饱和时，电感量应迅速下降到零；矫顽力小、高频损耗低, 否则铁芯放热不能正常工作。 铁芯 铁氧体 钴基非 晶 纳米晶 Bs (T) 0.4 0.7 1.2 Br/Bs 0.2 0.95 0.9 m0 mm P (mw/cm )
3
104 104 1 3 2 1 100 40
噪声降 低
适用频 率 500kHz 300kHz 100kHz
价格 低 高 中
500kHz,50mT=310 20% 100kHz,200mT=330 90% 50kHz,200mT=250 70%
钴基非晶合金的矫顽力很小， 显示出急剧磁化的上升趋势。 铁芯的起始及最大电感值特别大， 饱和后的剩余磁感几乎为零。实现了峰值断路器仅在电流上升时的瞬间起高阻抗的作用，而 在正常时是一个回路损耗很小的优异非线性电感线圈。钴 基 非 晶 可 以 制 作 性 能 优 异 的尖 峰 抑 制 器 ， 但 是 钴 基 非 晶 合 金 价 格 较 高， 而 且 其Ｂｓ 值 不 高， 在Ｂｍ > 0.7 T 时 因 磁 饱 和 而 使 特 性 损 耗 增 大。 采 用 廉 价 的 铁 基 超 微 晶 合 金 来 制 作 尖 峰 抑 制 器 铁 芯。 可 抑 制 原 始 尖 峰 的70％， 效 地 改 善 了 开 关 电 源 线 路 的 质 量，相 当 于 钴 基 非 晶 合 金 制 有 作 的尖 峰 抑 制 器 铁 芯 性 能， 价 格 比 钴 基 非 晶 低 得 多。
频率 (kHz)
输出电流 (A) 10 20
输出噪声电压 (mV) 862 1575 2287 3812 4936 609 1031 1313 1563 1750 512 825 1094 1375 1593
加抑制器后输出噪声电压 (mV) 312 705 1188 1312 1401 103 210 368 468 612 178 100 281 337 609
20
30 40 50 10 20
50
30 40 50 10 20
100
30 40 50
尖峰抑制器用途: A. 减小电流尖峰信号。 B. 降低由于电流峰值信号引起的噪声。 C. 防止开关晶体管的损坏。 D. 减低开关晶体管的开关损耗。 E. 补偿二极管的恢复特性。 F. 防止高频脉冲电流冲击激励。 G. 作为超小型的线路滤波器使用。 H. 作为低输出功率的磁放大器使用。 结束语 非晶合金材料的出现给了各种磁控电源的设计者很大的冲击,使得开发新技术放到了首 位。对于成本－性能要有优越性的市场来说，单有技术的先进性，还难以迅速普及。在这种 情况下，尽管非晶合金铁芯的价格较高，但是由于可以实现电源的高频化，所以按照高频化 －小型化－减少原材料的使用量－降低成本，可以产生良好的市场价值。另外随着非晶材料 的迅速发展，非晶合金材料的价格不断降低，非晶合金铁芯的应用将越来越迅速和广泛。 版权所有@2001 国家非晶微晶合金工程技术研究中心