铁基纳米晶合金制作的共模电感优势

纳米晶合金的优势为了得到对共模干扰最佳的抑制效果，共模电感铁芯必须具有高导磁率、优良的频率特性等。从前绝大多数采用铁氧体作为共模电感的铁芯材料，它具有极佳的频率特性和低成本的优势。但是，铁氧体也具有一些 无法克服的弱点，例如温度特性差、饱和磁感低等，在应用时受到了一定限制。

近年来， 铁基纳米晶合金的出现为共模电感增加了一种优良的铁芯材料。

铁基纳 米晶合金的制造工艺是：首先用快速凝固技术制成厚度大约 20－30 微米的非晶 合金薄带，卷绕成铁芯后经过进一步加工形成纳米晶。与铁氧体相比，纳米晶合 金具有一些独特的优势： ?高饱和磁感应强度： 铁基纳米晶合金的 Bs 达 1.2T， 是铁氧体的两倍以上。作为共模电感铁芯，一个重要的原则是铁芯不能磁化到饱 和，否则电感量急剧降低。而在实际应用中，有不少场合的干扰强度较大（例如 大功率变频电机） ， 如果用普通的铁氧体作为共模电感， 铁芯存在饱和的可能性， 不能保证大强度干扰下的噪声抑制效果。由于纳米晶合金的高饱和磁感应强度， 其抗饱和特性无疑明显优于铁氧体， 使得纳米晶合金非常适用于抗大电流强干扰 的场合。

纳米晶合金的初始导磁率可达10万，远远高于铁氧体，因此用纳米晶合金制造的共模电感在低磁场下具有大的阻抗和插入损 耗， 对弱干扰具有极好的抑制作用。这对于要求极小泄漏电流的抗弱干扰共模滤 波器尤其适用。在某些特定场合（如医疗设备），设备通过对地电容（如人体） 造成泄漏电流，容易形成共模干扰，而设备本身又对此要求极严。此时使用高导 磁率的纳米晶合金制造共模电感可能是最佳选择。此外，纳米晶合金的高导磁率 可以减少线圈匝数， 降低寄生电容等分布参数，因而将由于分布参数引起的在插 入损耗谱上的共振峰频率提高。同时，纳米晶铁芯的高导磁率使得共模电感具有 更高的电感量和阻抗值，或者在同等电感量的前提下缩小铁芯的体积。

卓越的温度稳定性：铁基纳米晶合金的居里温度高达 570oC 以上。在有较大温度波动的情况下，纳米晶合金的性能变化率明显低于铁氧体，具有优良的稳定性， 而且性能的变化接近于线性。一般地，纳米晶合金在50oC----130oC 的温度区 间内，主要磁性能的变化率在 10%以内。相比之下，铁氧体的居里温度一般在 250oC 以下，磁性能变化率有时达到 100%以上，而且呈非线性，不易补偿。纳 米晶合金的这种温度稳定性结合其特有的低损耗特性， 为器件设计者了宽松 的温度条件。灵活的频率特性：通过不同的制造工艺，纳米晶铁芯可以获 得不同的频率特性， 配合适当的线圈匝数可以得到不同的阻抗特性，满足不同波段的滤波要求，而其阻抗值大大高于铁氧体。应该指出，任何滤波器都不能指望 用一种铁芯材料就可以实现整个频率范围的噪声抑制， 而是应根据滤波器要求的 滤波频段来选择不同的铁芯材料、尺寸和匝数等。与铁氧体相比，纳米晶合金可 以更加灵活地通过调整工艺来得到所需要的频率特性。铁基纳米晶合金自二 十世纪八十年代末开发以来， 已经在开关电源变压器、互感器等领域得到了广泛 应用。