軟磁非晶合金基本知識.

1、 關(guān)于非晶，納米晶磁性材料的 基本知識和應(yīng)用綜述 連 長 慶 9812 目 錄 一 什么是硬磁，什么是軟磁 二 什么是非晶 三 什么是納米晶 四 非晶合金分類，特性及應(yīng)用概述 五 應(yīng)用綜述 六 目前市場中客戶應(yīng)用較多的方面 七 在電源方面的應(yīng)用 八 磁學(xué)基本知識 九 磁放大器的設(shè)計計算基礎(chǔ)十 BH 測試 一， 什么是硬磁（Hard Ferrite）、什么是軟磁(Soft Ferrite):硬磁（又叫永磁）：材料本身具有磁性，或經(jīng)過充磁以后磁性會保持下來的材料叫硬磁，如：釹、鍶、硼；軟磁：本身無磁性，經(jīng)過充磁以后產(chǎn)生磁場，結(jié)束充磁，其磁性消失的材料稱為軟磁。這種材料稱為軟磁，它分為四大類：硅鋼片

2、、鐵氧體、鐵粉芯，非晶合金。二， 什么是非晶(Amorphous):非晶(態(tài))是對晶態(tài)而言，一般金屬在高溫冶煉成液態(tài),在常溫下慢慢冷卻，液態(tài)金屬就有足夠的時間，進行金屬晶格的有序排列，最后形成一般的固態(tài)金屬，非晶合金采用超急冷凝固技術(shù),把溫度在1000以上合金溶液以每秒10萬度的降溫速度進行急速冷卻,到300（鋼水從1200下降到300要9mS） 左右而形成厚度為15_30微米的固體薄帶材料,在冷卻過程中由于時間很短，來不及形成完整的晶格，所以其分子的排列、組合出現(xiàn)無序狀態(tài)，就叫非晶；鐵基非晶主要元素是：鐵、硅、硼等組成。 三， 什么是超微晶（Nanocrystal）:鐵基超微晶(又稱納米晶)

3、合金其主要元素除鐵、硅、硼外還加入了銅、鉬、鈮。其中銅和鈮是茯得納米晶結(jié)構(gòu)的重要元素，首先制成非晶然后將上述非晶帶材再進過適當?shù)臏囟忍幚硇纬沙叨葹?0-20nm晶粒，且有彌散分布的組織結(jié)構(gòu)，這種合金又叫做納米晶合金。由鐵、鈷、硅、硼等金屬材料按一定的比例混合而成的合金非晶叫鈷基非晶。非晶(或納米晶) 合金具有獨特的物理(電、磁)，化學(xué)性能，人們利用其獨特的性能制造出各種新形磁性材料如納米磁芯等。四，非晶軟磁合金分類及性能非晶軟磁合金可分為四類：鐵基非晶、鐵鎳基非晶、鈷基非晶、鐵基超微晶，它們具有高Bs，高，高直方比，低損耗等特點。其特性及應(yīng)用如下：鐵基非晶：具有高的飽和磁感應(yīng)強度、磁導(dǎo)率。鐵損

4、和激磁電流均優(yōu)于硅鋼片，空載鐵損低（是硅鋼片的1/5-1/3），用于作配電變壓器鐵芯，電抗器、互感器的電感。鐵鎳基非晶：中等的飽和磁感應(yīng)強度，高的初始導(dǎo)磁率和最大導(dǎo)磁率，高的矩形比用于漏電保護器，代替坡莫合金；鈷基非晶：飽和磁滯伸縮系數(shù)（s）接近零，優(yōu)異的軟磁性能有很好的韌性、高的矩形比（Br/Bm），大量應(yīng)用在圖書館，超市做防盜竊裝置的傳感器、磁放大器、ISDN信號轉(zhuǎn)換器;超微晶(納米晶)：高的磁導(dǎo)率、高的磁感應(yīng)強度，低的矯頑力，低的高頻損耗，廣泛用于開關(guān)電源，逆變整流電源高頻變壓器，精密互感器，漏電保護器； 非晶的嬌頑力與導(dǎo)磁率及磁感應(yīng)強度的關(guān)系如下(相對導(dǎo)磁率)107 鈷基(Cobalt

5、- base AM) 鐵鎳鉬(Supermalloy) 鐵鎳基(Iron- Nickel- base AM) 鋁硅鐵粉芯(Sendust) 坡莫合金(permalloy) 鐵基非晶(Iron-base AM) 鎳鋅鐵氧體(Nickei-Zinc Ferrite 錳鋅鐵氧體(Man-ZI) 硅鋼(Iron)1020.1 1 10 100 1000 104(A/m)矯頑力HC(安/米 A/m) 矯頑力越大,導(dǎo)磁率越小磁感應(yīng)強度(T)3.0 鐵鈷(50) (碳鋼) 鐵硅(3) 鐵硅(6.5) 鐵和鐵合金粉末 鐵基非晶 鐵鎳(40-50) 坡莫合金 鐵鎳非晶 鐵鎳(70-80) 鈷基非晶 0.00.1

6、 1 10 100 1000 104(A/m)矯頑力(安/米 A/m)矯頑力越大, 磁感應(yīng)強度越大 五， 應(yīng)用綜述：1. 高特性非晶磁性器件的高導(dǎo)磁率特性應(yīng)用于： 脈沖變壓器 磁屏蔽 升壓變壓器 噪聲過濾器 高頻變壓器 電流傳感器 變換器 漏電開關(guān)2. 高B，低損耗P特牲非晶磁性器件的低鐵損特性應(yīng)用于扼流圈 電抗器高頻變壓器(圓形開一邊開氣隙抗飽和) 配電變壓器3. 高直方比(矩形比)非晶磁性器件的高矩形比特性應(yīng)用于磁放大器 磁性調(diào)壓器尖峰抑制器(在D或三極管串聯(lián)一個非晶) 脈沖緩沖鐵芯電流控制器 磁開關(guān)4. 耐腐蝕特性非晶磁性器件的耐腐蝕特性應(yīng)用于磁性過濾器（液體中除去鐵粉）5. 高磁致伸縮

7、特性非晶磁性器件的高磁致伸縮特性應(yīng)用于：壓力傳感器 變位調(diào)諧變壓器轉(zhuǎn)鉅傳感器 防盜磁性傳感器磁性延遲線6 居里溫度特性非晶磁性器件的低居里溫度特性應(yīng)用于溫度傳感器六、目前市場中客戶較多應(yīng)用的方面是1.在個人計算機中電源用做磁放大器做3.3V穩(wěn)壓電源，供CPU使用具有電路結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，價格低；2.大量應(yīng)用于漏電保護開關(guān)，過去每個房間，設(shè)一個漏電保護開關(guān)，現(xiàn)在許多用電工具設(shè)備都裝設(shè)有漏電保護裝置，如：電熱水壺，砂輪鋸，電鉆等等，市場特別大；3.智能數(shù)字式電表（瓦特表）；4.汽車音響作濾波器；5.圖書館，超市作防盜竊帶；6. 通訊產(chǎn)品中的ISDN信號變壓器；(郵電部門)七 在電源方面的應(yīng)用(省

8、電 效率高) 1/2LI2 非晶磁芯在高頻電源中的應(yīng)用見下圖 5 L逆 變 電 路逆 變 電 路逆 變 電 路逆 變 電 路逆 變 電 路 逆 變 電 路逆 變 電 路逆 變 電 路逆 變 電 路 2 DMC 3 PFC 1 CMC 4 SR 5 L 電路中 叫CMC 共模電感要求高要求阻止高頻干擾進出,因此對高頻信要有高的阻抗，阻抗計算式為2FL，電感L越高越好。 F是頻率，L是電感。 L(N2××Ae)/Al 導(dǎo)磁率、Ae有效截面積、Al有效磁路長度。只有導(dǎo)磁率高才能勝任。 叫DMC 差模電感 差模電感通過的電流是單方向的，即直流，所以要求有好的直流偏置特性，通過直流后還能保持很大的電感大阻抗才大才能有效地阻止雜波，同時要求高B才能體積小，小的損耗(Pc)才不會有過高的溫度。 P F C 叫PFC (有源)功率因素調(diào)節(jié)器 它流過的電流是直流，所以要求有好的直流偏置特性(通常都要用開口鐵芯)，也要求高B，低損 叫SR(Square Loop Cores) 是磁放大器磁芯，亦稱可飽和磁芯要求 a/高的直方比來減少死角電壓(相當于二極管，三極管的電壓降)此電壓Vd=N(1-Br/Bm)/T，直方比Br/Bm越小Vd就越大， b/