[发明专利]一种开关电源用MnZn功率铁氧体材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及磁性材料技术领域，确切地说涉及一种开关电源用高性能高稳定性MnZn功率铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

一切电子设备都离不开电源提供能量，开关电源因其具有体积小、重量轻、效率高、发热量低等优点，被广泛应用于各类电子整机设备中，成为现代电子设备的重要组成部分。随着电子信息产业的迅速发展，电子整机系统向多功能化、集成智能化及高密度装配方向发展，这给开关电源提出了新的要求：小型轻量化、高效平面化和高的可靠性。

因为超过1MHz的开关电源在开关损耗、控制芯片分布参数的提取，工作点的确定、电磁兼容以及经济性等方面都还有待于进一步突破，所以目前绝大多数开关电源的工作频率仍低于500kHz。对于工作频率在500kHz以下开关电源，以上有关开关损耗等的问题已得到较好的解决，因此要实现其小型轻量化、高效平面化和提高可靠性目标的主要瓶颈是应用于其中的MnZn功率铁氧体材料，该材料作为开关电源的核心，完成功率的转换与传输，是开关电源体积和重量的主要占有者。

然而，现有的普通MnZn功率铁氧体材料有着较强的温度依赖性，其功率损耗的温度特性曲线具有较深的波谷，当环境温度高于或低于谷底温度，材料损耗将快速上升，引起器件温度快速上升，甚至烧毁器件。其最理想的应用情况是器件工作时的平衡温度恰好是材料功耗的谷底温度，而实际上，让平衡温度与谷底温度重合并非易事，这大大限制了它们的应用范围，如露天、地下、南北、冬夏等环境温差大并且要求MnZn功率铁氧体具有高的温度稳定性的场合。因此要实现开关电源小型轻量化、高效平面化和提高可靠性目标，不仅要求MnZn功率铁氧体材料具有高的磁性能，而且还要求其具有高的温度稳定性。

目前，制备MnZn功率铁氧体材料一般采用三元系富铁配方，平衡气氛烧结等方法。但是这些方法具有局限性，得到的材料具有较强的温度依赖性，即温度稳定性较差。

如公开号为CN200510033612.1，公开日为2005年10月26日的中国专利文献公开了一种MnZn铁氧体磁性材料及其制备方法，该MnZn铁氧体磁性材料包括主成分氧化铁、氧化锌和氧化锰和辅助成分，主成分和辅助成分烧结形成面心立方尖晶石晶形，而主成分以各自标准物计的含量如下，Fe₂O₃：50mol％～55mol％，MnO：31mol％～38mol％，ZnO：8mol％～15mol％，所述辅助成分包括氧化钙、氧化钾和氧化钛，相对所述主成分总量，以其各自标准物CaO、K₂O和TiO₂计的总含量为0.01～0.65wt％。但该材料室温下功耗较高，且温度稳定性差。

又如公开号为CN101169996，公开日为2008年4月30日的中国专利文献公开了一种MnZn铁氧体磁性材料及其制备方法，该MnZn铁氧体磁性材料的主成分及含量以氧化物计算为:Fe₂O₃为52～56mol%；ZnO为2～10mol%；MnO为38～42mol%；辅助成分为：CaO：400～800ppm，Nb₂O₅：100～400ppm，ZrO₂：100～800ppm，CO₂O₃：1000～5000ppm中的一种或组合。它是一种具有高饱和磁感应强度、超高温条件下低功耗的MnZn铁氧体磁性材料，但其室温下的功耗及功耗的温度特性未提及，显然其使用温度范围相当有限。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种开关电源用高性能高稳定性MnZn功率铁氧体材料及制备方法。采用本发明所制备的材料，在宽温范围内具有高的磁性能及温度稳定性。

同时，本发明还提出了制备一种开关电源用高性能高稳定性MnZn功率铁氧体材料的方法。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种开关电源用高性能高稳定性MnZn功率铁氧体材料，其特征在于：该MnZn功率铁氧体材料的主相为尖晶石结构，由主成分和添加剂制成；

所述的主成分及含量以氧化物计算为：Fe₂O₃：51～53 mol%；ZnO：11～13 mol%；TiO₂：0.01～0.3 mol%；Co₂O₃：0.01～0.3 mol%；余量为MnO；