磁性材料在EMI濾波器中的應(yīng)用
4 磁性材料的溫度特性
選擇電感的磁芯材料不但要考慮其磁特性,還要考慮其溫度特性,包括高低溫下的磁性變化和磁性材料的居里溫度特性。磁芯由鐵磁性(亞鐵磁性或反鐵磁性)轉(zhuǎn)變成順磁性的溫度稱為居里溫度。在圖5所示的μ-T曲線上,80%μmax與20%μmax連線與μ=1的交叉點(diǎn)相對應(yīng)的溫度,即為居里溫度Tc。
由于磁性材料到了居里溫度點(diǎn)后就失去磁性。因而此時將會對電路產(chǎn)生巨大的損害,嚴(yán)重時會燒毀電路,所以磁性材料的工作溫度必須在居里溫度之下。例如:在一些產(chǎn)品中,其工作溫度為-55~+125℃。正常工作時,由于電路的損耗會導(dǎo)致發(fā)熱,從而使磁芯內(nèi)部的溫度升高,此時磁芯的最高溫度將可能達(dá)到140℃,所以,選擇的磁性材料的居里溫度必須高于這個溫度點(diǎn),并要進(jìn)行降額設(shè)計(jì),以留有足夠的余量。通常而言,磁性材料的μi值越高,則居里溫度越低;反之μi越低,居里溫度越高,所以,要綜合考慮μi值和居里溫度來選擇磁性材料。
中小功率的EMI濾波器產(chǎn)品中選用最多的磁芯材料是日本TDK公司的PC40 (它是目前業(yè)界廣泛使用的較好的材料之一),它的初始磁導(dǎo)μi隨
溫度的變化曲線如圖6所示。從圖中可看出,溫度變化對μi的影響是很大的,磁芯溫度在90~150℃的區(qū)間內(nèi),有一段平坦區(qū),這時它的μi大約在4100左右;當(dāng)溫度低于90℃后,μi值會隨著溫度的降低而逐漸減小,到0℃時,μi值只有2000左右,進(jìn)到負(fù)溫區(qū)后,μi值還會進(jìn)一步減??;而當(dāng)溫度高于150℃后,μi值則會隨著溫度的升高而增加,當(dāng)達(dá)到240℃時,μ的最大值為5600左右;從240℃開始,μi值又漸漸減小,當(dāng)溫度達(dá)到居里溫度點(diǎn)250℃時,材料失去磁性。
5 結(jié)束語
對于許多類型的電子系統(tǒng),EMI是個較為棘手的問題。隨著開關(guān)電源的不斷小型化和高頻化,相應(yīng)的EMI濾波器也在不斷改進(jìn)和發(fā)展,以
適應(yīng)開關(guān)電源不斷發(fā)展的需要。EMI濾波器的改進(jìn)和發(fā)展需要磁性材料的支撐,相信磁性材料的性能改進(jìn),一定會對EMI濾波器乃至整機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較好的電磁兼容環(huán)境帶來更大的幫助。
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