论文摘要
本论文采用氧化物陶瓷工艺制备宽温低损耗MnZn功率铁氧体,系统研究了主配方、预烧温度、添加剂对MnZn功率铁氧体微观结构和磁性能的影响,研制具有高起始磁导率、高饱和磁感应强度、高居里温度以及宽温低损耗特性的MnZn功率铁氧体,并采用所研制的铁氧体磁心进行了开关电源变压器的设计与仿真。首先,通过主配方研究发现,对于宽温低损耗MnZn功率铁氧体,最佳配方组成分子式为Zn0.23Mn0.68Fe2.09O4;其次,研究了预烧温度对宽温低损耗MnZn功率铁氧体物相、微观结构和磁性能的影响。结果表明:适当的预烧温度,可控制粉体活性,使烧结过程中晶粒均匀生长,降低气孔率,提高密度,从而提高MnZn铁氧体的磁性能,而预烧温度过高或过低都会对MnZn铁氧体的微观结构和磁性能造成不良影响。当预烧温度为860℃时,MnZn铁氧体的起始磁导率和饱和磁感应强度均达到最大值,而总损耗有最小值;接着,研究了Ta2O5、SnO2添加剂对MnZn功率铁氧体物相、微观结构和磁性能的影响。结果表明:随着Ta2O5添加量的增加,MnZn功率铁氧体的平均晶粒尺寸一直增大,气孔逐渐减少。起始磁导率和饱和磁感应强度则先上升后下降,并在Ta2O5添加量为0.06wt%时,二者均达到最大值。总损耗Pcv、磁滞损耗Ph和涡流损耗Pe均先减小后增大,当添加0.06wt% Ta2O5时,总损耗Pcv、磁滞损耗Ph和涡流损耗Pe均达到最小值。适量的SnO2添加剂可以提高MnZn功率铁氧体密度,使晶粒变得均匀,降低损耗,促使磁导率温度曲线的二峰位置向低温移动,其适宜添加量为0.04wt%。最后,采用MCT （Magnetic Component Tool）软件,对本项目自主研制的磁心制作的变压器进行仿真,并获得了不同温度下变压器模型的主要参数。将材料在不同温度下对应的变压器模型,带入RCD正激变换器拓扑中,得到不同温度时开关电源的工作效率。结果表明:在25100°C宽温范围内,开关电源采用宽温低损耗磁心制作的变压器的效率高于PC40磁心制作的变压器,可满足各类电子设备对开关电源小型高效化、高可靠性的要求。