论文部分内容阅读
近年来,手机、笔记本电脑等电子设备朝着越来越便携的方向发展,很多电子产品公司推出的新型手机和电脑都以轻薄的特点吸引大批用户。这些电子设备中的电源系统是我们不能忽略的一个重要的部分,它为内部的各个模块的工作提供电能,因此设备的小型化就意味着电源系统也需向着小型化和集成化发展。我们知道,在开关式DC-DC变换器中,磁性组件占据了电路的大部分面积,若其中的电感组件设计为以LTCC铁氧体材料作为基体材料的叠片式功率电感,并将其内埋至LTCC基板,可大大减小电感的高度有效实现电源系统小型化。为得到性能较好的叠片式功率电感,主要围绕饱和磁感应强度"和功率损耗$%两个参数对低温烧结NiZn铁氧体做了研究,实验分为主配方、氧化物掺杂和玻璃掺杂三个方面。研究发现,当主配方为Co0.01Ni0.32Zn0.49Cu0.18Fe1.98O4时材料具有较高的磁导率和居里温度。接着讨论了Bi2O3和WO3、HB3O3、V2O5、Li2CO3分别组合掺杂后对铁氧体材料的影响,实验得出Li2CO3掺杂可大幅度增加NiCuZn铁氧体材料的起始磁导率’和",当Li2CO3含量达到0.20wt%时,材料的’和"有最大值分别为172.27,431.1mT(室温),339.6mT(100℃)。低频下Li2CO3可降低材料的功耗,当(小于30mT时掺杂量为0.15wt%的样品功耗最低,当(大于30mT时掺杂量为0.20wt%的样品功耗最低。玻璃掺杂实验中选择的三种玻璃分别为LBSCA、LBBS和BBSZ。研究发现微观形貌是影响铁氧体的磁性能的主要因素,并且高频下晶粒小的材料功耗更低,而在低频下晶粒较大的样品功耗更低。其中掺杂了BBSZ玻璃的铁氧体性能最好,且掺杂量为1.0wt%时’和"有最大值分别为201.58和403.6mT(室温),并且不论在高频还是低频环境下,该组样品的功耗均为最低。最后选择Li2CO3掺杂方案的最优样品参数进行叠片式功率电感的建模与仿真。主要围绕绕线半径和气隙两个方面讨论其对电感量和饱和电流的影响。发现绕线半径越大且气隙层数越少电感量越大,但是气隙层数较多时电感随外加电流的增大下降的趋势越缓。此种电感器件应用于DC-DC变换器电路可有效达到小型化的目的。