邵 峰
（天通控股股份有限公司 浙江海宁 314412）
摘要：本文介绍了汽车电子用的三类先进软磁铁氧体，对不同应用的铁氧体特点进行了归纳。
关键词：汽车电子；软磁铁氧体
1 引言
汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。汽车电子控制装置包括动力总成控制、底盘和车身电子控制、舒适和防盗系统。车载汽车电子装置包括汽车信息系统、汽车胎压监测系统、导航系统、汽车视听娱乐系统、车载通信系统、车载网络等。软磁铁氧体作为一种高频电气特性优良、成本低廉、易于加工成不同形状和尺寸的电子功能材料，在汽车电子领域得到了愈来愈广泛的应用。
2 先进软磁铁氧体
软磁铁氧体在汽车电子中主要应用于抗电磁干扰、照明、动力等领域。汽车的工作环境恶劣，存在工作温度宽、振动大等特殊要求，所以给配套的软磁铁氧体提出了比较高的要求。比如工作温度，要求软磁铁氧体工作在－40℃—125℃温度范围，引擎附近的元件需要考核150℃；振动要求软磁铁氧体强度特别高，普通的材料在汽车振动中易断裂。
2.1 汽车电磁兼容用软磁铁氧体
现在汽车普遍采用电子控制单元（ECU）作为嵌入系统控制车辆的一个或多个电子子系统，所有这些控制单元都由众多的模块和元器件构成，在工作时都很容易受到电磁噪声的干扰。为了确保汽车电子系统的高可靠性和汽车的安全性，必须采取有效措施抑制噪声。噪音分为传导干扰和辐射干扰。为了抑制传导噪声，采用LC滤波器原理的共模扼流圈和差模扼流圈是一种简单有效的手段。对于电流补偿型的共模扼流圈，MnZn高磁导率软磁铁氧体则是最适合的材料。因为传统高磁导率材料（μi≥5000）的居里温度为110-150℃，而汽车某些部件的工作温度高达130度，如引擎附近的传感器等。由于铁氧体在临近居里温度时性能急剧变化，电感变化可能高达100%以上，会严重影响汽车部件的可靠性和稳定性[1]。因此，这些材料的居里温度都要求大于170℃。而由于差模扼流圈是非电流补偿型，所以需要大的磁心截面和高的饱和磁通密度，通常采用MnZn功率软磁铁氧体，并且需要开一定的气隙以防磁饱和。至于辐射噪声，可以采用NiZn材料制成的磁珠进行抑制。
2.2汽车照明用软磁铁氧体。
HID即高强度放电式气体灯，又称氙气灯。迄今全球已有超过2000万辆的汽车安装了HID前照灯，被誉为21世纪革命性汽车电子产品。在各种品牌的安定器内，核心部件DC-DC转换器的主变压器都采用高性能功率铁氧体磁心制成，主变压器磁心采用Planar E等扁平化磁心，见图1。天通公司生产的高频低损耗TP5材料，在300kHz至1MHz具有很低的损耗，很好地满足了HID灯的使用要求。目前已应用于宝马及大众等车型。
最近，TDK公司还开发了HID触发变压器，该变压器采用高压触发，故使用了高电阻率的NiZn材料。为减小安装空间，也采用了扁平化的磁心形状。
图1 HID用变压器参数
2.3 汽车动力系统用软磁铁氧体
2.3.1 EV充电装置用软磁铁氧体
纯电动汽车(EV)是用高能充电电池作为动力源驱动的汽车。EV电池充电方式分为接触式和感应式两种。前者用电缆直接连接EV和充电站。充电站实际上是一个软磁铁氧体组成的AC/DC变换器，把交流市电转变为400伏左右的直流，向EV电池组充电，其优点是构造简单，造价较低，缺点是导线插头裸露不安全，经常拔插会造成磨损，导致接触不良，影响充电的效率和可靠性。感应式充电系统克服了接触式的缺点，安全可靠，性能稳定，代表着充电技术的发展方向。在这种充电方式中，充电站端和汽车端各有一个用软磁铁氧体材料制成的大型扁平罐形磁心，其中嵌绕线圈[2]，见图2。充电时两线圈靠近构成一个变压器，靠初次级间磁感应耦合将高频交流电能由充电站馈送至电池组。类似FDK的6H40等低损耗功率铁氧体是制作磁耦合装置较适合的磁心材料。由于磁心较大，产品的机械强度要求也较高，以防在振动中破碎。
图2 快速充电系统用铁氧体磁心
2.3.2 HEV动力系统用软磁铁氧体
混合动力汽车(HEV)是由内燃机和电池两种动力驱动的汽车，为了实现复杂的动力转换和传输功能，HEV动力系统内使用了多件功率转换用变压器和扼流圈。为了确保在恶劣的环境下长期可靠运行，并保持高的效率，这些变压器和扼流圈的磁心均采用高性能宽温低损耗功率软磁铁氧体材料制成，如TDK的PC95、EPCOS的N95和TDG的TPW33等材料。磁心形状有PQ、EFD、ER等。
3 结束语
我国软磁铁氧体产业经过几十年的发展，取得了很大进步，现已成为世界最大的软磁铁氧体生产国，但产能主要集中在中低端产品。在高端材料的研发上，尤其是汽车电子领域，一直落后于国外企业。笔者认为一个很重要的原因是以前汽车市场在国外，下游公司研发机构设在国外，国内企业很难及时得到下游的需求信息。随着中国成为世界最大的汽车消费国，各大公司的研发机构也会向中国发展，本地采购也会越来越多，这将给国内软磁铁氧体生产企业提供强烈的需求信息。有需求就有市场，尽管汽车电子市场门槛高，但阻挡不了对软磁铁氧体生产企业的吸引力。相信在不久的将来，国内软磁铁氧体生产企业必将在汽车电子领域大展身手。
参考文献
[1] 邵峰.软磁铁氧体的新机遇.中国电源学会第十八届学术年会，2009
[2] FDK.Development of a Ferrite Material for Inductive Chargers. http://www.fdk.com/cyber-e/technical/pi_technical06.html
作者简介：邵峰，高级工程师，现任天通控股股份有限公司磁性材料研究所副所长，浙江省铁氧体材料标准化技术委员会专家委员，浙江省电源学会理事，从事磁性材料研发、管理、生产近十年。