GaN开发的PC200材料的特点及使用时的要点
随着能够高频驱动的半导体“gan”的普及，开关电源的高频化也逐渐变成了现实。变压器产品中使用铁氧体材料，但根据驱动频率的不同，磁芯损耗（铁耗）会有很大的变化，这是变压器设计的关键。本文将介绍为gan开发的pc200材料的特点及使用时的要点。
目录
支持高频的材料的特点及产品系列
相对以往的铁氧体材料的优越性
性能参数 (f×b)
磁芯温度的参考实验
使用pc200材料时的注意事项
支持高频的材料的特点及产品系列
tdk支持高频的mn-zn系铁氧体支持pc95材料的量产。
pc200材料是一种铁氧体材料，在700 khz～4 mhz的频率之间损耗小，在1.8 mhz～2 mhz左右之间电能转换能力最大。
例如，为了抑制蓄电池电压的电压变动，汽车的ecu必须搭载dc-dc转换器，但是为了emi对策，开关频率上升到了避免am带的频率(1.8～2.2mhz)。
可以说，pc200材料是最适合这种高频驱动的变压器的材料。ｐ>
图1：高频开关元件 gan用铁氧体材料
■期待通过使用pc200对产品产生的效果
・通过高频化应对变压器的小型化
・高频驱动条件下的温度上升抑制效果
■主要用途
・民生设备：高效率、小型适配器、开关电源等
・工业设备：dcｰdc转换器、高输出小型开关电源、逆变器等
・车载产品（ev、hev)：车载充电器 、 dc-dc转换器等
材料品名 频率范围*1(khz) 产品状态 样品
pc95 -300 量产体制 可提供
pc50 300 - 1000 量产体制 咨询
pc200 700 - 4000 事前准备 可提供
(咨询*2)
*1 频率范围是大致范围。需要在实机上进行动作验证。
*2 关于pc200能支持的尺寸和数量，敬请咨询。
高频动作时相对以往铁氧体材料的优越性
材料特性比较
未指定公差时，是代表值
pc95
(mn-zn) pc50
(mn-zn) pc200
(mn-zn)
起始磁导率 : μi @25℃ 3300±25% 1400±25% 800(typ.)
磁芯损耗 @80℃ / kw/m³ @500khz, 50mt 215 80 40
@1mhz, 50mt 880 480 150
@2mhz, 30mt - 850 160
饱和磁通密度 : bs(mt) @100℃ 410 380 410
居里温度 : tc / ℃ 215 240 280
图2：磁芯损耗（pcv）的温度依赖性
图3：磁导率
性能参数 (f×b)
可根据性能参数(f×b)的图表计算出驱动频率能使用的磁通密度δb。
图4：性能参数
动作磁通密度与磁芯损耗（磁芯的发热）相关。
动作磁通密度通过以下公式计算，受到饱和磁通密度或磁芯损耗限制的值为设计值。
磁通密度：b 动作电压：e 圈数：n 磁芯的截面积：a 开关开的时间：τ
回扫、顺向式转换器中，在300khｚ以下动作时受饱和磁通密度限制，在第一第三象限使用llc共振、全桥式等b的电路时受磁芯损耗的限制。
尤其在200khz以上时，请参考右图的f×b曲线设定动作磁通密度。
磁芯温度的参考实验
pc200材料的铁氧体磁芯在高频动作时可以抑制发热。
因材质不同，最佳动作频率有所变化。
使用热像仪进行的各使用条件的磁芯温度比较
frequency
(mhz) 0.3 1 2
b
(mt) 80
(pc200 : 66) 50 30
f×b
(mhz・mt) 24
(pc200:20) 50 60
pc95 -
pc50
pc200
图5：确认温度时使用的电路
使用pc200材料时的注意事项
如图6所示，在大磁通下使pc200材料动作时，μi增加20%，磁芯损耗增加130%。
使用pc200材料设计产品时，推荐在hdc=50(a/m)以下的条件下使用。
图7是超过hdc=50(a/m)的事例
①在第一、第三象限使之动作时，在一侧超过。
②使直流重叠后超过。
图6：以大磁通量使pc200材料动作时的变化
图7：驱动状态（磁滞回线）
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支持高频的材料的特点及产品系列
tdk支持高频的mn-zn系铁氧体支持pc95材料的量产。
pc200材料是一种铁氧体材料，在700 khz～4 mhz的频率之间损耗小，在1.8 mhz～2 mhz左右之间电能转换能力最大。
例如，为了抑制蓄电池电压的电压变动，汽车的ecu必须搭载dc-dc转换器，但是为了emi对策，开关频率上升到了避免am带的频率(1.8～2.2mhz)。
可以说，pc200材料是最适合这种高频驱动的变压器的材料。ｐ>
图1：高频开关元件 gan用铁氧体材料
■期待通过使用pc200对产品产生的效果
・通过高频化应对变压器的小型化
・高频驱动条件下的温度上升抑制效果
■主要用途
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・工业设备：dcｰdc转换器、高输出小型开关电源、逆变器等
・车载产品（ev、hev)：车载充电器 、 dc-dc转换器等
材料品名 频率范围*1(khz) 产品状态 样品
pc95 -300 量产体制 可提供
pc50 300 - 1000 量产体制 咨询
pc200 700 - 4000 事前准备 可提供
(咨询*2)
*1 频率范围是大致范围。需要在实机上进行动作验证。
*2 关于pc200能支持的尺寸和数量，敬请咨询。
高频动作时相对以往铁氧体材料的优越性
材料特性比较
未指定公差时，是代表值
pc95
(mn-zn) pc50
(mn-zn) pc200
(mn-zn)
起始磁导率 : μi @25℃ 3300±25% 1400±25% 800(typ.)
磁芯损耗 @80℃ / kw/m³ @500khz, 50mt 215 80 40
@1mhz, 50mt 880 480 150
@2mhz, 30mt - 850 160
饱和磁通密度 : bs(mt) @100℃ 410 380 410
居里温度 : tc / ℃ 215 240 280
图2：磁芯损耗（pcv）的温度依赖性
图3：磁导率
性能参数 (f×b)
可根据性能参数(f×b)的图表计算出驱动频率能使用的磁通密度δb。
图4：性能参数
动作磁通密度与磁芯损耗（磁芯的发热）相关。
动作磁通密度通过以下公式计算，受到饱和磁通密度或磁芯损耗限制的值为设计值。
磁通密度：b 动作电压：e 圈数：n 磁芯的截面积：a 开关开的时间：τ
回扫、顺向式转换器中，在300khｚ以下动作时受饱和磁通密度限制，在第一第三象限使用llc共振、全桥式等b的电路时受磁芯损耗的限制。
尤其在200khz以上时，请参考右图的f×b曲线设定动作磁通密度。
磁芯温度的参考实验
pc200材料的铁氧体磁芯在高频动作时可以抑制发热。
因材质不同，最佳动作频率有所变化。
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frequency
(mhz) 0.3 1 2
b
(mt) 80
(pc200 : 66) 50 30
f×b
(mhz・mt) 24
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pc95 -
pc50
pc200
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如图6所示，在大磁通下使pc200材料动作时，μi增加20%，磁芯损耗增加130%。
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