越峰鐵氧體材料簡介201507

ACME Electronics Corporation 1

鐵氧體材料規格及越峰鐵氧體材料與應用簡介賴瑞祥 , FAE

2015 07越峰業務 / 行銷團隊

ACME Electronics Corporation

Table of Content

A. 越峰鐵氧體材料規格和發展方向 1. 錳鋅功率材料發展地圖和特性 2. 錳鋅高導材料發展地圖和特性 3. 鎳鋅材料發展地圖和特性 4. 鐵氧體特性與應用B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”C. Q & A

2


A. 越峰鐵氧體材料規格和發展方向錳鋅和鎳鋅鐵氧體，根據應用 ( 如功率、通訊、電磁兼容、射頻、無線充電等等 ) 以及質量要求的不同，需要不同等級的材料，質量的要求，主要體現在以下規格功率損耗大小 ( 在特定應用條件下 ) 以及其溫度與頻率特性 B-H 曲線頻率範圍磁導率 vs. 頻率磁導率磁導率 vs. 磁通密度、磁導率 vs. 溫度


A. 越峰鐵氧體材料規格和發展方向

4

典型的功率鐵氧體的”材料”規格書


A. 越峰鐵氧體材料規格和發展方向

5

典型的功率鐵氧體的”材料”規格書


A1. 錳鋅功率材料發展地圖和特性Low LossHigh Bs

High Freq. Temp. Tendency

P4

P41P42

P5P51

P52

P46

P47

25 ~100℃℃

25 ~120℃℃

700KHz

1MHz

250kW/m3

450kW/m3

350kW/m3420mT

P45

P48

P611~5MHz

460mT

Low ŋB

N4

N42

N43

N5

N51

DC-Bias

High Z

P49

P62

P491


ACME MnZn 功率材的主要規格列表　符號單位測量條件低損失功率材

頻率磁通密度 . 溫度 P4 P41 P42 P48(NEW)

初導率 μi 　 10kHz 　 0.25mT 　 25°C 2500± 25%

2400±25%

1800± 25%

2500± 25%

震幅磁導率

μa 　 25kHz 200mT 25°C ＞ 4500 ＞ 4500 ＞ 5000 ＞ 5000100°C ＞ 4500 ＞ 4500 ＞ 5000 ＞ 5000

功率損失 Pv KW/m3 100kHz 200mT 25°C 700 650 750 550100°C 450 350 350 250

300kHz 100mT 25°C 660 820 900 500100°C 430 500 500 300

500kHz 50mT 25°C 380 400 450 250100°C 330 300 300 200

飽和磁通密度 Bms mT 10kHz H = 1200A/m

25°C 480 495 520 515100°C 380 395 420 410

居禮溫度 Tc °C 　　　 >220 >230 >240 >220

表面電阻率 ρ Ωm 　　　 5.50 4.00 8.00 5.00

A1. 錳鋅功率材料發展地圖和特性 – 一般功率材

ACME Electronics Corporation8



Core loss is a function of temperature and it isa deep V shape for general power ferrites



越峰寬溫型高飽和磁通密度功率材　符號單位測量條件材質　　　頻率磁通密度溫度 P47 P45

初導率 μi 　 10kHz < 0.25mT 25°C 3000± 25% 3100± 25%

功率損失 Pcv kW/m3 100kHz 200mT

25°C 400 365

60°C 　 290

80°C 　 270

100°C 350 260

120°C 　 310

140°C 　 380

飽和磁通密度 Bs mT 1kHz H = 1200A/m25°C 520 530

100°C 420 405

剩磁 Br mT 1kHz H = 1200A/m25°C 85 80

100°C 70 60

矯頑力 Hc A/m 1kHz H = 1200A/m25°C 10 10

100°C 7 6

居禮溫度 Tc °C 　　　 > 220 240

功耗 (Pv) 對溫度是一條較平緩曲線

A1. 錳鋅功率材料發展地圖和特性 – 寬溫材


Power Loss VS. Temperature

0

100

200

300

400

500

600

700

800

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160Temperature(oC)

Pow

er L

oss(

kW/m

3 )

Test Core ：T25×15×10

P47

P45

200mT,100KHz



P45 ( 等同飛磁 3C95~3C97) 的負載與溫度功耗特性Power Loss VS. Temperature

0

100

200

300

400

500

600

700

800

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160Temperature(oC)

Pow

er L

oss(

kW/m

3 )

Test Core ：T25×15×10

100mT,300KHz

200mT,100KHz

50mT,500KHz

100mT,200KHz

P45



A1. 錳鋅功率材料發展地圖和特性 – 高 Bsat 材　

符號單位測量條件低損失高飽和磁通密度材料頻率磁通密度 . 溫度 P49 P491 NEW

初導率 μi 　 ≤ 10KHz 0.25mT 25°C 1700 ± 25% 1500 ± 25%

功率損失 Pv KW/m3

25KHz 200mT25°C 　 160

100°C 　 240

100KHz 200mT25°C 800 895

100°C 400 1387

500KHz 50mT25°C 450 248

100°C 220 554

飽和磁通密度 Bms mT 10KHz H=1200A/m

25°C 540 600

100°C 460 500

居禮溫度 Tc °C 　　　 ≥ 280 ≥ 300

表面電阻率 ρ Ωm 　　　 5.00 5.00

密度 d g/cm3 　　　 4.90 4.90


P49 B-H 曲線A1. 錳鋅功率材料發展地圖和特性 – 高 Bsat 材


A1. 錳鋅功率材料發展地圖和特性 – 高 Bsat 材


T25*15*101200A/m 10kHz,P-gain:10,N1=N2=20Ts



• 1.5 ~ 3 MHz DC-DC 電源功率材，將磁性元件體積最小化• P61 的各型小尺寸鐵芯已通過客戶端 200mT/1~3MHz 測試，並已經有超過 10 個客製機種量產中

A1. 錳鋅功率材料發展地圖和特性 – 高頻功率材

　符號單位測量條件高頻低損失材料

頻率磁通密度 . 溫度 P61

初導率 μi 　 ≤ 10KHz 0.25mT 25°C 900 ± 25%

功率損失 Pv kW/m3

1MHz 50mT25°C 250

100°C 150

3MHz 10mT25°C 50

100°C 50

3MHz 30mT25°C 600

100°C 500

5MHz 9mT25°C 150

100°C 170

飽和磁通密度 Bms mT 10KHz H=1200A/

m

25°C 515

100°C 430

居禮溫度 Tc °C 　　　 ≥ 280

密度 d g/cm3 　　　 4.80


fswitch [Hz]duty-cycle Irip [A] mT (?) T [°C] #1 #2 #3 #4 #51.00E+06 5.00E-01 2.10E+00 100 25 215.07 202.98 216.44 206.52 206.801.00E+06 5.00E-01 4.11E+00 200 25 1,296.72 1,227.18 1,216.33 1,191.80 1,226.021.00E+06 5.00E-01 2.02E+00 100 100 231.57 216.40 224.81 231.71 226.951.00E+06 5.00E-01 3.95E+00 200 100 1,349.69 1,372.45 1,358.02 1,388.81 1,407.062.00E+06 5.00E-01 1.99E+00 100 25 921.31 924.93 872.21 864.00 871.182.00E+06 5.00E-01 3.94E+00 200 25 4,143.46 4,186.04 4,048.78 4,134.14 3,996.122.00E+06 5.00E-01 1.92E+00 100 100 1,099.52 1,058.99 1,089.94 1,047.91 1,084.282.00E+06 5.00E-01 3.70E+00 200 100 5,034.51 5,176.33 5,203.89 5,125.00 5,282.603.00E+06 5.00E-01 1.84E+00 100 25 2,270.11 2,208.32 2,196.73 2,202.43 2,235.133.00E+06 5.00E-01 3.55E+00 200 25 9,315.22 9,637.46 9,715.79 9,824.53 9,563.893.00E+06 5.00E-01 1.77E+00 100 100 2,597.86 2,609.84 2,668.96 2,616.68 2,692.543.00E+06 5.00E-01 3.10E+00 200 100 16,096.09 15,468.91 15,854.08 16,010.92 15,980.12

Pcv (mW/cm̂ 3)P61 High Frequency Low Loss Material



fswitch [Hz]duty-cycle Irip [A] mT (?) T [°C] #1 #2 #3 #4 #51.00E+06 5.00E-01 2.10E+00 100 25 7.52E-07 7.39E-07 7.44E-07 7.35E-07 7.35E-071.00E+06 5.00E-01 4.11E+00 200 25 7.68E-07 7.53E-07 7.56E-07 7.47E-07 7.49E-071.00E+06 5.00E-01 2.02E+00 100 100 7.76E-07 7.73E-07 7.81E-07 7.71E-07 7.75E-071.00E+06 5.00E-01 3.95E+00 200 100 7.92E-07 7.84E-07 7.92E-07 7.88E-07 7.86E-072.00E+06 5.00E-01 1.99E+00 100 25 7.67E-07 7.62E-07 7.66E-07 7.58E-07 7.51E-072.00E+06 5.00E-01 3.94E+00 200 25 7.60E-07 7.56E-07 7.60E-07 7.48E-07 7.46E-072.00E+06 5.00E-01 1.92E+00 100 100 7.96E-07 8.00E-07 8.01E-07 7.94E-07 7.96E-072.00E+06 5.00E-01 3.70E+00 200 100 8.00E-07 7.98E-07 8.03E-07 7.99E-07 8.01E-073.00E+06 5.00E-01 1.84E+00 100 25 7.84E-07 7.76E-07 7.85E-07 7.75E-07 7.71E-073.00E+06 5.00E-01 3.55E+00 200 25 8.02E-07 7.96E-07 8.03E-07 7.90E-07 7.88E-073.00E+06 5.00E-01 1.77E+00 100 100 8.04E-07 7.98E-07 8.00E-07 7.99E-07 7.98E-073.00E+06 5.00E-01 3.10E+00 200 100 8.19E-07 8.06E-07 8.21E-07 8.12E-07 8.06E-07

Inductance (H)

P61 High Frequency Low Loss Material



• P62 是客戶驗證中的最新材料A1. 錳鋅功率材料發展地圖和特性 – 高頻功率材

　符號單位

測量條件材料編號頻率磁通密度溫度 P62NEW

初導率 μi 　 10KHz <0.25mT 25°C 600± 25%

PvKW/m3

1MHz 50mT 100°C 120功率損失 1MHz 75mT 100°C 700

　　 2MHz 50mT 100°C 700

飽和磁通密度 Bms mT 10kHz H = 1200A/m 25°C 520

　　　　 100°C 430

居禮溫度 Tc °C 　　　 ≧280

表面電阻率 ρ Ωm 　　　 5.0

密度 d g/cm3 　　　 4.80


• P5 – 300KHz ~700KHz• P51 & P52 – 500KHz ~ 1MHz• P52 ( 高 Bsat & 高操作頻率 )

– P5 進化版，應用於高頻高功率電感

Symbol UnitMeasuring Conditions

P5 P51 P52Freq. Flux den. Temp.

Initial Permeability μi 　 10KHz <0.25mT 25oC 2000±25% 1500±25% 2000±25%

Core Loss 　 Pv KW/m3

700kHz 50mT25oC 600 300 410

100oC 550 250 400

1MHz 50mT25oC 600 1000

100oC 600 1000

Saturation Flux Density Bs mT 10kHz H=1200A/m

25oC 470 490 500

100oC 350 400 400

Curie Temperature Tc oC 　　　 ≥220 ≥250 ≥250

Density d g/cm3 　　　 4.70 4.85 4.85



A2. 錳鋅高導材料發展地圖和特性

應用於各類通訊電路，隔離變壓器、共模電感、POE 電感

High μiLow THD

Wide Freq.

Wide Temp.

A10

A121N07

A05

A07

A102

A043A061

N10 A151

A101

DC-Bias

w-T

A062A063

A13


A3. 鎳鋅材料發展地圖和特性越峰有全系列適合各種應用的鎳鋅材料EMI/EMC

• K05

• K07

• K08

• K10

• K15

• K20

Low loss

• K081

• K12

HighBs

• B25

• B30

• B40

• B45

• B60

• B90

Wide Temp

• F50

• F51

• F52

Low Permeability

• L1

• L2

• L3

• L4

• L5• L6

NFC/RFID Antenna

• H2

• H3

• H4

• H5

• H5M

• H5R

WPC


鎳鋅材料的規格書基本與錳鋅高導材一致，在電磁兼容和通訊應用的領域兩者有重疊　 μi Bsat 頻寬 tanδ/μi (*) ρ錳鋅高較高較低較高非常低鎳鋅低較低較高較低非常高

A2-3. 錳鋅高導材與鎳鋅材


Symbol UnitHigh Permeability Materials

A05 A07 A10 A102 A121 A151Initial Permeability μi 　 5000±25% 7000±25% 10000±30% 10000±30% 12000±30% 15000±30%Realative Loss factor tan δ/μi 10-6

＜ 4 < 8 ＜ 10 ＜ 10 ＜ 10 ＜ 10＜ 15 < 30 ＜ 60 ＜ 60 ＜ 60 <110

Saturation Flux Density Bms mT

440 400 410 380 380 400300 200 210 180 180 170

RemanenceBrms

mT 80 150 140 95 130 220　 90 110 110 75 110 100

Temperature Factor of Permeability αF 10-6/℃ 0~2 -1 ~ 1 0~1.5 -1 ～ 1 0~1.5 -1~1

0~2 -1 ~ 1 -0.5 ～ 1 -1 ～ 1 -0.5~1 -1~1

Hysteresis Material Constant ηB 10-6/mT

＜ 0.8 ＜ 1.2< 0.5 ＜ 1 ＜ 0.5 ＜ 0.5　　

Disaccommodation Factor

DF 10-6＜ 3 ＜ 2 ＜ 2 ＜ 2 ＜ 2 ＜ 2　　

Curie Temperature Tc ℃ 160 160 130 120 110 110

Resistivity ρ Ωm 0.20 0.35 0.15 0.15 0.12 0.10

Density d g/cm3 4.85 4.90 4.90 4.90 4.90 5.00

29



Symbol Unit Telecom High Permeability MaterialsA043 A061 N07 N10

Initial Permeability μi 　 4500±25% 6000±25% 7000±25% 10000±30%　　　 >9000

Realative Loss factor tan δ/μi 10-6 ＜ 10 ＜ 10 ＜ 5 ＜ 10

＜ 10 ＜ 30 ＜ 30 ＜ 90Saturation Flux Density Bms mT 460 460 400 380

300 320 220 160

Remanence Brms mT 65 100 70 16060 80 60 110

Temperature Factor of Permeability

αF 10-6/℃1 ～ 2 1 ～ 3 -1 ~ 1 -1 ～ 0

-1 ～ 1 -1 ～ 1 -1 ～ 1 -1 ~ 1

Hysteresis Material Constant ηB 10-6/mT < 0.5 < 0.5 <0.2 < 0.5

Disaccommodation Factor

DF 10-6 ＜ 2 ＜ 2 <2 ＜ 2

Curie Temperature Tc ℃ 160 160 130 100

Resistivity ρ Ωm 0.20 0.20 0.15 0.12 Density d g/cm3 4.85 4.85 4.90 5.00

30



A13 是越峰最新的高導材 ( 對照天通 TDG TL13)

特性改善 150k~500kHz 的磁導率對頻率特性磁導率在 200kHz 維持在 9000 以上



A2. 錳鋅高導材料發展地圖和特性A13 是越峰最新的高導材 ( 對照天通 TDG TL13)

特性改善 150k~500kHz 的磁導率對頻率特性磁導率在 200kHz 維持在 9000 以上


APPLICATIONS‧Wideband transformer‧pulse transformer‧inductor ‧ filter‧T, EE, ET, etc.



Critical in common mode choke design selection

A2. 錳鋅高導材料發展地圖和特性磁性材料的磁導率會隨著頻率的升高而下降，因為磁導率和頻率的乘積是一個常數 Snoek Limit


A2. 錳鋅高導材料發展地圖和特性材料開發目標磁導率和頻寬越高越好

基本違反物理定律

where:fg – gyromagnetic critical frequencyγ ~0.22 ΜΗz m/A is the gyromagnetic ratio for an electron

i.e. the ratio of magnetic moment and torqueBs – saturation flux densityμi,0– initial permeability * J. L. Snoek, Physica 14, 207, 1948

sig Bf 34)1( 0, Snoek Limit



對共模電感 (CMC) ，並不是磁導率越高越好，要看濾波的頻率段而定

　 Z (Ω)Hz A07H A151100k 1.648E+03 3.343E+03150k 2.568E+03 4.109E+03200k 3.517E+03 4.609E+03500k 9.086E+03 5.938E+031000k 1.486E+04 5.938E+03


A2. 錳鋅高導材料發展地圖和特性Mn-Zn 與 Ni-Zn 鐵氧體材的磁導率 vs. 頻率分布特性 Snoek limit 建立起邊界線


TSMP TSMP

磁導率越高，居禮溫度 Tc 越低這種磁導率 vs. 溫度變化會對一般設計產生嚴重影響嗎 ? 對功率類應用一般不會，但在通訊和 RFID 上就必須考慮！

A4. 鐵氧體特性與應用前面介紹各項特性都是“定點”的狀況，但鐵氧體的磁導率和其他特性，事實上都與溫度密切相關


在應用範圍內磁導率幾乎和溫度無關的材料： F50 和 F51 ( 鎳鋅材 )

( 越峰可以配合客戶開發特定材料特性 )

鐵氧體的規格，基本上是在幾個特性之間互相妥協 F50 與 F51 是以低 Tc 換取優異的溫度特性

A4. 鐵氧體特性與應用


新材料 F52• 在 -40 ~ 120oC 間穩定的磁導率 (500ui) • 較高的居禮溫度 Tc > 140oC.• 較低的損失因子應用面• 汽車用高頻 RFID 天線



N07: 寬溫低 THD 通訊用材料在 20~85℃ 溫度範圍內的 THD 值低主要是 EP 型鐵芯，應用於 xDSL modem 的變壓器

N07 V.S. A101 EP13L @5kHz

-70

-65

-60

-55

-50

-45

-40

-40 -20 0 20 40 60 80 100 120Temperature(℃)

THD

(dB)

N07A101



N07 與 A101 的低 THD 特性，適用於高速網路用 xDSL modem 的訊號變壓器設計

對應於 TDK DN70 材料



A043~4500μi 與 A061~6000μi: 適用於 Ethernet LAN 脈衝變壓器的材料 A043 for 100Base-T & 100/1000Base-T 系統 A061 for 1Giga Base-T system 操作溫度範圍 -40~85℃ 滿足 Ethernet POE 需求的直流疊加特性小磁環專用



Initial Permeability V.S. Field Strength

0

1000

2000

3000

4000

5000

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50

Field Strength (Oe)

μ i25℃

-40℃

85℃

70℃

0℃

Test core ：T3.05*1.5*2.06

Initial Permeability V.S. Field Strength

010002000300040005000600070008000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Field Strength (Oe)

μi

Test core ：T3.05*1.27*2

25℃

-40℃

70℃0℃

85℃



高速網路應用

Pulse TransformerEx: High DC-Bias sustainability 　 N2 、 A043 、 A061

Common Mode ChokeEx: NiZn Ferrite(K08)

Differential Mood ChokeEx: NiZn Ferrite(L1)

10-100 Base 1000 Base

A043 K08A061 K08 L1

對應材質Steward #56 材料



N10: 通訊版的 A10 ( 磁導率 10,000) 在 -20~85 ℃ 範圍內 ui >9000 適合室外的應用多種鐵芯面型 EE, EP,ring cores, …, 應用在共模電感、脈衝變壓器及 EMI choke 等等

Initial Permeability V.S. Frequency

10

100

1000

10000

100000

1 10 100 1000 10000

Frequency (KHz)

μ i

Test core ：T13.4*6.7*5.6

Initial Permeability V.S. Temperature

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140

Temperature(℃)Test core ：T13.4*6.7*5.6



符號單位測量條件A062New

A063New

頻率磁通密度溫度初導率 μi 　 10KHz <0.25mT 25oC 6000±25% 6000±25%

飽和磁密度 Bs mT 10kHz H=1200A/m

25oC 460 460

100oC 300 280

居禮溫度 Tc oC 　　　 ≥160 ≥150

密度 d g/cm3 　　　 4.85 4.85

A062 與 A063 是為了對應 EPCOS T65 與 Ferronics M 材料而開發



A062 兼具高磁導率與高磁通密度適用於作為鎮流器 (ballast) 或高電流狀況下的 CMC ，主要是環型鐵芯設計



A063 的開發，是以替代 Ferronics M 材料為目標，取代它在 POE 和 Telecom 上的應用



Applied Frequency

N5 N51

1MHz 100MHz 1GHz

1000

10000

Higher frequency

電磁抑制和電磁兼容的鐵氧體產品地圖

Ni-Zn:K08,K10, K15, K20

5000

10MHz

100

High Perm.:A151,A121,A102, A10, A07, A05

High pass bandInitial Permeability



Initial Permeability

Applied Frequency

Telecom filters and chokes:N4, N43

10KHz 1MHz 10MHz

1000

10000

HF

Under Development

通訊應用的鐵氧體產品地圖

5000

100KHz

Ni-Zn,High Q filters and chokes:L1, L2, L3 L4 L5…

100

High Perm. For xDSL:A101

High Perm. For outdoor xDSL:N07

Wide temperature stability

Pulse X’fmer for LAN: A043, A061

High Bs for Telecom Wideband X’fmer: N42

Low THD Wide temperature range

High Bs



B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”

53

典型的功率鐵氧體的”材料”規格


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”檢視材料規格時，這個“規格”指的是 ……

粉 or 成品 ?

材料規格書是以未塗裝環型鐵芯為準，以特定圈數繞線後測得的

這個 ?

還是這個 ?


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”鐵氧體從原料到成品，是一個包含太多變數的長製做鍊

Fe2O3

MnO2

ZnO……


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品” 磁化曲線三部曲 ( 大家只熟知 B-H 曲線，但它實際上是一個特定狀況的導出量 “ derivative”)

a. B-H curve

磁導率“ 材料” 規格單圈感值“ 鐵芯” 規格成品感值磁性元件成品規格

安培定律和法拉第電磁感應定律描述的是 Λ-I ( 磁交鏈和電流 ) 關係


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品” B-H 曲線是有條件限制下 “導出” 的材料特性1. 從封閉的固定鐵芯幾何 ( 通常是環形鐵芯 ), Why? 實務上大多數的功率應用，都不是用環形鐵芯且都有“氣隙”存在 2. 用固定的條件 ( 低頻低磁通密度正弦電壓 ),

Why? 主要的鐵氧體應用是中到高頻 (50k~2MHz) 的方波開關電源操作，磁通密度配合負載和設計經濟的考量，通常是可操作磁通密度越高越好從設計的觀點看，鐵氧體的“材料”規格書所列的規格 ( 如

B-H 曲線 ) ，大部分的情況下，都只是一個“參考”，具體的規格要看鐵芯的實際幾何以及應用的電氣條件來確定。



B-H 曲線是鐵氧體粉材製造商的重要品質指標，用來區別不同應用需求的材料以及展開”材料“的產品地圖 .

但在實際應用上，鐵芯的幾何型態和大小也同樣在決定規格中扮演著關鍵的角色 .

磁性元件的設計 (L) 與其他被動元件 (R 、 C) 有標準件可以取用不同，仍然是一個 case-by-case 的設計


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品” 鐵氧體材料的關鍵規格a. 初導率和振幅磁導率： ui 與 ua

b. 飽和磁通密度 Bsat

c. 功率損失密度 Pv

d. 有效操作頻寬江解釋於後 . 其他規格，如 :

剩磁 (Brms) 、矯頑力 (Hc), 磁滯常數 (ηB), Disaccommodation Factor (DF) 與品質因數 (Q) 將另外討論


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”為什麼 B-H 曲線對強磁性材料如此重要 !

Magnetic Field H

Flux density B

Permanent magnetics永磁

Soft magnetic material軟磁

Bsat


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”磁導率有兩種 ui and ua

Freq. Flux den. Temp. P45 P46 P47

Initial Permeability μi ≤ 10KHz 0.25mT 25°C 3100 ± 25% 3300 ± 25% 3000 ± 25%

25°C > 5000 > 4500 > 5000

100°C > 5000 > 4500 > 5000

Unit Measuring Conditions Wide Temperature Low Loss Materials

Amplitude Permeability μa 25KHz 200mT

Symbol

規格書只列出特定條件下的數值但磁導率 (permeability) 是溫度和負載 ( 磁通密度 ) 的非線性函數


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品

磁導率 (permeability) 是溫度的非線性函數



TSMP 點如果接近 20~30℃ 在某些應用上會產生問題


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”磁導率 (permeability) 是負載 ( 磁通密度 ) 的非線性函數 ui 與 ua 的差別在於磁路徑上的磁通密度不同

ui 是極低磁通密度下的 ua


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”B-H 曲線是個 “磁滯迴圈” (Pętla histerezy)

Flux Density B[T]

Magnetic Residue Br

Coercive Force Hc

Magnetic FieldH [A/m]

Saturation (Bsat)

Hmax



Przenikalność początkowa 初磁導率Initial Permeability

0H0i H

Bµ1µ

0.1mT



µi initial permeability

µm maximal permeability

µa amplitude permeability

µdif or µrev reverse permeability

)1.0,25(

)1.0,25(

)1.0,25(

)( mTBkHzf

mTBkHzf

mTBkHzf

ACDCrevdif

ACa

ACi

iiii


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”DC-DC 應用 udiff 或 urev

HHrev

ACHB

µµ

0

1


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”可逆磁導率 urev vs. 直流磁場強度 Hdc


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”飽和磁通密度 Bsat

Bsat 的觀念和規格有誤區，鐵氧體材料，有用的磁場強度，不會超過 200A/m!

其實只有這一段可用！

This is the real usable Hmax range for soft ferrite and SMPS designer should be care about the Bmax available in the maximal applied H range

The proviso for Bsat= 530mT is H =1200A/m, this is the legal commercial employed by the industry. Useless in practical designs



FXC, DMEGC, 和 TDG 的 B-H 曲線


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”只有鐵氧體會誇大嗎 ?

其他材料都一樣！


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”磁滯效應 (Brms and Hc) 可以用 SPICE 電路模擬來說明 .

Using the built-in TX22_14_13_3E27 model (ui=6000)

* TX22_14_13_3E27 CORE model.MODEL TX22_14_13_3E27 CORE+ MS=377.56E3+ A=12.672+ C=.20161+ K=5.5151+ AREA=.507 (cm^2)+ PATH=5.4200 (cm)

Simulate an “ideal” inductor and the “real” inductor by 10 turns of winding with TX22_14_13_3E27


1. Specifications of Ferrites – Materials & Products

L 5

10

1

2R 5

1

8

V 3

F R E Q = 10 0 kV A M P L = 1 0V O F F = 0

7

0

K

COUPLING=

K 3

1TX2 2 _1 4 _ 13 _ 3 E 2 7

R 6

1

L 670 5 . 3 u H

1

2

V 4

F R E Q = 1 00 kV A M P L = 1 0V O F F = 0

9 10

0

Time

19.950ms 19.955ms 19.960ms 19.965ms 19.970ms 19.975ms 19.980ms 19.985ms 19.990ms 19.995ms 20.000msI(R5) I(R6)

-20mA

0A

20mA


1. Specifications of Ferrites – Materials & Products

L 5

10

1

2R 5

1

8

V 3

F R E Q = 10 0 kV A M P L = 1 0V O F F = 0

7

0

K

COUPLING=

K 3

1TX2 2 _1 4 _ 13 _ 3 E 2 7

R 6

1

L 670 5 . 3 u H

1

2

V 4

F R E Q = 1 00 kV A M P L = 1 0V O F F = 0

9 10

0

Frequency

0Hz 100KHz 200KHz 300KHz 400KHz 500KHz 600KHz 700KHz 800KHz 900KHz 1000KHzI(R5)

0A

10mA

20mA

I(R6)0A

10mA

20mA

SEL>>



L 5

1 0

1

2R 5

1

8

V 3

F R E Q = 1 0 0 kV A M P L = 1 0 0V O F F = 0

7

0

K

COUPLING=

K 3

1TX2 2 _ 1 4 _ 1 3 _ 3 E 2 7

R 6

1

L 67 0 5 . 3 u H

1

2

V 4

F R E Q = 1 0 0 kV A M P L = 1 0 0V O F F = 0

9 1 0

0

Time

19.950ms 19.955ms 19.960ms 19.965ms 19.970ms 19.975ms 19.980ms 19.985ms 19.990ms 19.995ms 20.000msI(R5) I(R6)

-200mA

0A

200mA



L 5

1 0

1

2R 5

1

8

V 3

F R E Q = 1 0 0 kV A M P L = 1 0 0V O F F = 0

7

0

K

COUPLING=

K 3

1TX2 2 _ 1 4 _ 1 3 _ 3 E 2 7

R 6

1

L 67 0 5 . 3 u H

1

2

V 4

F R E Q = 1 0 0 kV A M P L = 1 0 0V O F F = 0

9 1 0

0

Frequency

0Hz 100KHz 200KHz 300KHz 400KHz 500KHz 600KHz 700KHz 800KHz 900KHz 1000KHzI(R5)

0A

100mA

200mA

SEL>>

I(R6)0A

100mA

200mA


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品” If the inductor or transformer design is not carefully engaged per the specified operation conditions. It might result in serious distortion and endanger the application or device.

Below is an extreme case.L1

5

1

2R 1

5 0

2

V 1

F R E Q = 10 0 kV A M P L = 1 0 0V O F F = 0

1

0

K

COUPLING=

K 1

0 . 9 9TX2 2 _ 1 4 _ 1 3 _ 3 E 2 7

L 35

1

2

R 35 0 0

3

Time

19.950ms 19.955ms 19.960ms 19.965ms 19.970ms 19.975ms 19.980ms 19.985ms 19.990ms 19.995ms 20.000msV(1) V(3)

-100V

-50V

0V

50V

100V



Ferroxcube 3C95 Material SpecificationPv @100kHz/200mT/25 = ℃ 350mW/cm^3Pv @100kHz/200mT/100 =℃ 290mW/cm^3

Ferroxcube 3C95 Product SpecificationPQ26/25

Pv @100kHz/200mT/25 = 4.0W/6.530cm^3=℃ 613mW/cm^3Pv @100kHz/200mT/100 =3.8mW/6.530cm^3=℃ 582mW/cm^3

PQ35/41Pv @100kHz/200mT/25 = 11.5W/18.5cm^3=℃ 622mW/cm^3Pv @100kHz/200mT/100 =10.8W/18.5cm^3=℃ 584mW/cm^3

功率損失密度 : Pv 問題


B. 鐵氧體規格 – “材料” & “ 產品”Pv Issue



Material Specification from TDK

Pv Issue



PQ32/25 Ve=12.44cm^3

30℃ Pv= ~ 580mW/cm^3

100 ℃ Pv= ~400mW/cm^3

80 ℃ Pv= ~335mW/cm^3Pv quality in pg. 34 & 35 is not practical in real life

Pv Issue


1. Specifications of Ferrites – Materials & ProductsPg. 34 與 36 Pv 比較1. Pg. 34 是 “材料” 比較，採用標準磁環 . (T25x15x10)

2. Pg. 36 是 “量產品”比較 , 採用設計功率元件真正會用到的鐵芯面型 .

3. 其他條件相同時，”產品”的 Pv永遠會高於”材料”的 Pv

4. 材料定義 Pv_min 的溫度點是 100 , ℃ 但實務上因為產品的尺寸還有燒結條件控制等因素，產品的 Pv_min 會落在 80 or ℃90 ℃ 之間，這是品質和成本之間無可避免的妥協

84

TDG TPW33 Pv = 469mW/cc @ 100 / 200mT/100kHz℃ DMEGC DMR95E Pv = 480mW/cc @ 100 / 200mT/100kHz℃

Competitors Benchmark Reference

　 PQ cores losses (kW/m^3)

25℃ 100℃ Note

DMR95E PQ26/20 447.81 551.53 5pcs from customer

TPW33 PQ26/20 548.06 574.24 5pcs from customer

3C95 PQ26/20 & 20/20 480.23 446.00 10pcs from FXC product batch

3C95 Material Pv spec 350 290 HB2009

3C95 smaller core Pv spec 590 560 HB2009


Open Discussions


ACME Electronics Corporation Aggressively Committed to Manufacturing Excellence

Let’s Have a Break~

越峰鐵氧體材料簡介201507

Documents