铁氧体和纳米晶:车载定制电感的材料选择
最近有个做车载产品的粉丝问到:我们的定制电感产品既会用到铁氧体磁芯,也会用到纳米晶磁芯,那么这两种材料,该如何选择呢?
要回答这个问题,我们首先要对两种材料做一个基本的对比。
铁氧体材料成本低,工艺成熟,但在高温和高频下,性能不佳。纳米晶作为新兴材料,高频特性好,温度稳定性高,但成本较高,生产工艺不够成熟。
汽车,尤其是能源车800V高压平台和SiC/GaN器件的应用,对电感材料的高频、高效率、高温稳定性、轻量化、成本控制以及抗干扰能力,提出了更高的要求。在OBC车载充电机中,我们可以使用纳米晶在LLC拓扑中做谐振电感,可以降低损耗超过30%以上,体积可以缩小40%以上。高功率产品,用到电感数量较多,采用纳米晶,还可以减少并联数量。
在电机驱动系统中,目前也是以纳米晶为主。在逆变器输出滤波中,纳米晶输出滤波PWM谐波抑制(THD<2%)优势显著。其次,纳米晶耐受1000A/μs电流突变能力比铁氧体强,可用于减速、刹车等场景。对于汽车中的DC-DC应用,800V及以上平台高压转换,基本是使用纳米晶为主滤波,主要是因为其在瞬态响应(<5μs)表现更优。但在常规的低压转换中,如400→24V,铁氧体材料用于滤波本身成本优势明显,应优先使用铁氧体为主,具体采用哪种材料,需综合对比成本。
总体来看,在工作频率在200KHz以下时,优先选择铁氧体;工作频率在200~800KHz,则要结合成本判断,一般在10KW以上的产品,优先使用纳米晶以减小体积;工作频率在800KHz以上时,应优先选用纳米晶。