软磁材料在无线充电中的应用

2020-02-10 17:54:35 海宁市三林电子有限公司 浏览次数 940

无线充电发展趋势:Tx&大功率Rx看铁氧体,轻薄化Rx看纳米晶

        无线充电软磁材料的选择:铁氧体与非晶、纳米晶并行。目前无线充电产业软磁材料的选择上,包括铁氧体(锰锌铁氧体、镍锌铁氧体)、非晶、纳米晶均有应用。非晶、纳米晶材料的优势在于高的饱和磁感应强度,纳米晶具有更高的磁导率和更低的磁损,同时能够做到柔软超薄化,这是铁氧体材料难以实现的。铁氧体软磁的优势在于成本,特别是在大功率的发射端选材时,纳米晶软磁成本可能是铁氧体软磁的2倍以上,这时铁氧体软磁材料的性价比优势就凸显出来。铁氧体中,锰锌适用中低频,镍锌适用高频谐振。

        发射端:铁氧体为主流,不同类型发射端对软磁材料的要求存在差异。目前市场上发射端磁性材料的选择全部采用铁氧体方案。按照接收端放置方式,发射端可分为固定位置型、单线圈自由位置型和多线圈自由位置型,不同类型对软磁材料的性能有不同的要求。如:单线圈自由位置型设备通过自动检测终端设备放置位置,移动线圈至合理位置,从而实现高效率充电,由于线圈需要移动,就要求隔磁片具有较高的可靠性,一般采用流延工艺制作的柔性磁片。多线圈自由位置型充电设备则要求发射端软磁材料拥有高的饱和磁感应强度和低的损耗,一般可选用锰锌功率铁氧体材料。

表1:不同磁性材料差异对比

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        接收端:手机领域非晶、纳米晶逐步占优,对软磁材料的尺寸精度要求较高,未来持续向高频化、小型化、薄型化发展,但大功率应用上铁氧体为绝对主导。无线充电的接收端一般都内置于终端设备当中,对于手机、智能手表等低功率便携式电子设备,随着电子元器件向高稳定、高可靠、轻薄短小、宽适应性等方向发展,很多电子类产品转向集成模块及芯片技术发展,软磁材料也不断向高频化、小型化、薄型化方向发展,以满足磁性元件的日益薄膜化和小型化,甚至集成化的趋势,因此在软磁片的选择上逐步从铁氧体向纳米晶方案切换,目前追求轻薄化的高端机型基本都已经切换至纳米晶方案。但在电动汽车无线充电解决方案等大功率应用上,目前仍是铁氧体绝对主导。

表2:软磁材料向节能与小型化方向发展

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        未来无线充电用软磁市场的结构演变:高端轻薄化接收端向纳米晶切换,发射端和大功率接收端以铁氧体主导。从市场演变趋势来看,虽然非晶、纳米晶软磁性能优势明显,但如果不能通过技术进步等实现成本上的突破,铁氧体的性价比优势更为显著,且铁氧体软磁相较非晶、纳米晶软磁的初始磁导率更低,更适合于大功率应用,预计未来铁氧体在发射端和大功率接收端的应用上仍将占据主导地位。