電源類元器件滿足平板電視薄型化需求

　　近年來，數(shù)字家電日益普及，整機(jī)快速向小型化、輕量化方向發(fā)展，尤其是平板電視框架薄型化趨勢更為顯著。在這種情況下，電源電路部分必需小型化、薄型化。作為其解決方案之一，TDK充分發(fā)揮所擁有的從原材料開發(fā)到應(yīng)用工程的整套技術(shù)，開發(fā)出新型變壓器，實現(xiàn)了變壓器產(chǎn)品的小型化、薄型化，且已批量生產(chǎn)。這次開發(fā)的是電源用變壓器、功率因素改善用扼流圈、線路濾波器三個產(chǎn)品。將這些產(chǎn)品用于平板電視的電源電路部分，它可使電源電路印刷電路板的部件裝配高度從以前的25mm～30mm降至15mm以下，實現(xiàn)了薄型化。

　　元器件緊盯整機(jī)發(fā)展方向

　　一般而言，對電源類元器件的要求有以下三點：第一，能滿足整機(jī)產(chǎn)品的小型化、薄型化需求；第二，能降低成本，以應(yīng)對當(dāng)前不斷高漲的原材料價格；第三，降低二氧化碳排放量，減輕對環(huán)境的污染，實現(xiàn)高可靠性。傳統(tǒng)的電源用變壓器產(chǎn)品均是分別設(shè)計鐵氧體磁芯和變壓器以滿足用戶的要求，然而采用這種設(shè)計體制難以有效地達(dá)到上述三個目的。

　　TDK充分發(fā)揮公司垂直整合模式的強(qiáng)勢，根據(jù)整機(jī)發(fā)展動向來判斷電源電路的需求，對變壓器鐵氧體磁芯進(jìn)行優(yōu)化，并且從特性和結(jié)構(gòu)的平衡性、加工工藝、安裝技術(shù)、自動化以及提高生產(chǎn)率的角度重新考量產(chǎn)品的開發(fā)。

　　TDK長年來一直從事鐵氧體材料的開發(fā)研究。與其他的鐵氧體相比，MnZn系列鐵氧體具有高磁導(dǎo)率、低損耗、飽和磁通密度高等特點。諸如鐵芯損耗和初磁導(dǎo)率等磁性特性大多具有結(jié)構(gòu)敏感性，極易受到化學(xué)成分、細(xì)微結(jié)構(gòu)等因素的影響。為了制造出高性能的鐵氧體，控制細(xì)微結(jié)構(gòu)用的工藝技術(shù)極為重要。

　　通過對材料的不純物控制、材料的混合粉碎、燒結(jié)剖面圖等的研究，TDK已能控制燒結(jié)磁芯的高密度化、陽離子缺陷量和納處理的晶界，從而獲得高飽和磁通密度并降低了損耗。例如，在“PC47”材質(zhì)中，晶界上形成厚度為 2nm～3nm的均勻的非晶態(tài)層，從而鐵芯損耗特性非常優(yōu)異，與“PC40”材質(zhì)相比，“PC47”材質(zhì)鐵芯損耗特性改善(降低)40%，飽和磁通密度特性約提高8%。

　　此外，TDK還采用磁性向異性常數(shù)的控制技術(shù)，具有諸如“PC95”材質(zhì)的最適合汽車用的鐵芯損耗溫度特性，開發(fā)出具有滿足各種需求特征的材料。

　　TDK開發(fā)的產(chǎn)品選擇“PC47”為最佳材質(zhì)，能在“小型化”、“薄型化”、“低成本”、“環(huán)保”、“高可靠”等各方面達(dá)到開發(fā)的目標(biāo)。

　　新品提升平板電視用電效率

　　以下以平板電視用電源電路為例，分別對三個產(chǎn)品的最優(yōu)化和小型化過程進(jìn)行說明。

　　諧振變壓器用于主電源電路部分的電壓變換，將源自PFC(功率因數(shù)校正)電路輸出的電壓變換成提供給面板用的電壓以及各系統(tǒng)電路部分的電壓，因此必須可應(yīng)對低電壓大電流。此外，為了實現(xiàn)小型化、薄型化，鐵氧體磁芯要具有低損耗，即使在高飽和磁通密度條件下也能控制發(fā)熱量，這就要有效地利用 “PC47”材質(zhì)特性，采用這一材質(zhì)能獲得以下三個效果：

　　第一，降低發(fā)熱量。與通用材質(zhì)相比，“PC47”材質(zhì)約降低損失170kW/m 2，只需更換磁芯即可降低溫度。平板電視用電源對溫升規(guī)定非常嚴(yán)格，長期過度升溫，會使焊接接合部分的金屬產(chǎn)生老化，導(dǎo)致性能受到極大影響。這種降低發(fā)熱的措施可以提高產(chǎn)品的可靠性，還能降低二氧化碳排放量。

　　第二，實現(xiàn)小型化。鐵芯損耗降低了40%，所以使用比傳統(tǒng)磁通密度高約20%的磁鐵芯，其發(fā)熱還可控制在同等或以下。這樣通過擴(kuò)大磁通密度的使用范圍，可縮小截面積。例如，EER35與EER30～EER32的重量比可減小40%，同時減少線材使用量。這樣既可大大節(jié)省資源，同時還能降低銅損，換言之也就是提高了電源效率。

　　第三，實現(xiàn)薄型化。如前所述，能縮小截面積，意味著在安裝面積與以往相同的情況下，降低該部分的高度，實現(xiàn)了薄型化。

　　功率改善用扼流圈一般用于有效利用電力方面。為了通過大電流，且應(yīng)對高電壓，在小型化、薄型化方面要求鐵氧體磁芯具有高飽和磁通密度特性。在開發(fā)過程中，TDK開發(fā)出了新型磁芯結(jié)構(gòu)，適合薄型化的諧振變壓器和功率因素改善用扼流圈。通過該產(chǎn)品的薄型化，模擬從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)向薄型化磁芯磁通密度變化，設(shè)計更嚴(yán)密，實現(xiàn)了小型化薄型化。

　　線路濾波器必須在寬廣范圍內(nèi)維持電阻特性，而且必須對干擾能確保高衰減量。提高量產(chǎn)能力以保證供貨穩(wěn)定，保持降低繞線偏差所產(chǎn)生的特性穩(wěn)定性，這些均是必須解決的課題。此外作為加工勞務(wù)費提高的對策，必須對手動繞線的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善。作為其解決對策，此次產(chǎn)品開發(fā)由傳統(tǒng)的環(huán)形鐵芯變更為幀形型環(huán)形鐵芯(FT磁芯)，采用自動繞線結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)最適合的獨創(chuàng)繞線方法。

　　另外在傳統(tǒng)的環(huán)形鐵芯橫置的情況下，使用黏合劑固定線圈和基座，需經(jīng)過干燥將黏合劑硬化干燥。而本次開發(fā)的產(chǎn)品采用固定結(jié)構(gòu)，不使用黏合劑，無需干燥過程，而且還采用了融入生態(tài)學(xué)的工藝。在輕量化方面，力求磁芯重量、線圈骨架和基座的樹脂材料使用量最適合，產(chǎn)品重量比原有產(chǎn)品約輕6%。

　　這次所開發(fā)的薄型產(chǎn)品以及傳統(tǒng)產(chǎn)品，能滿足30英寸至55英寸的薄型和普及型LCD(液晶)電視以及PDP(等離子)電視，產(chǎn)品系列還在繼續(xù)擴(kuò)大。