电源类元器件满足平板电视薄型化需求

　近年来，数字家电日益普及，整机快速向小型化、轻量化方向发展，尤其是平板电视框架薄型化趋势更为显著。在这种情况下，电源电路部分必需小型化、薄型化。作为其解决方案之一，TDK充分发挥所拥有的从原材料开发到应用工程的整套技术，开发出新型变压器，实现了变压器产品的小型化、薄型化，且已批量生产。这次开发的是电源用变压器、功率因素改善用扼流圈、线路滤波器三个产品。将这些产品用于平板电视的电源电路部分，它可使电源电路印刷电路板的部件装配高度从以前的25mm～30mm降至15mm以下，实现了薄型化。
　　
　　元器件紧盯整机发展方向
    
　　一般而言，对电源类元器件的要求有以下三点：第一，能满足整机产品的小型化、薄型化需求；第二，能降低成本，以应对当前不断高涨的原材料价格；第三，降低二氧化碳排放量，减轻对环境的污染，实现高可靠性。传统的电源用变压器产品均是分别设计铁氧体磁芯和变压器以满足用户的要求，然而采用这种设计体制难以有效地达到上述三个目的。
    
　　TDK充分发挥公司垂直整合模式的强势，根据整机发展动向来判断电源电路的需求，对变压器铁氧体磁芯进行优化，并且从特性和结构的平衡性、加工工艺、安装技术、自动化以及提高生产率的角度重新考量产品的开发。
    
　　TDK长年来一直从事铁氧体材料的开发研究。与其他的铁氧体相比，MnZn系列铁氧体具有高磁导率、低损耗、饱和磁通密度高等特点。诸如铁芯损耗和初磁导率等磁性特性大多具有结构敏感性，极易受到化学成分、细微结构等因素的影响。为了制造出高性能的铁氧体，控制细微结构用的工艺技术极为重要。
    
　　通过对材料的不纯物控制、材料的混合粉碎、烧结剖面图等的研究，TDK已能控制烧结磁芯的高密度化、阳离子缺陷量和纳处理的晶界，从而获得高饱和磁通密度并降低了损耗。例如，在“PC47”材质中，晶界上形成厚度为2nm～3nm的均匀的非晶态层，从而铁芯损耗特性非常优异，与“PC40”材质相比，“PC47”材质铁芯损耗特性改善(降低)40%，饱和磁通密度特性约提高8%。
    
　　此外，TDK还采用磁性向异性常数的控制技术，具有诸如“PC95”材质的最适合汽车用的铁芯损耗温度特性，开发出具有满足各种需求特征的材料。
    
　　TDK开发的产品选择“PC47”为最佳材质，能在“小型化”、“薄型化”、“低成本”、“环保”、“高可靠”等各方面达到开发的目标。
    
　　新品提升平板电视用电效率
    
　　以下以平板电视用电源电路为例，分别对三个产品的最优化和小型化过程进行说明。
    
　　谐振变压器用于主电源电路部分的电压变换，将源自PFC(功率因数校正)电路输出的电压变换成提供给面板用的电压以及各系统电路部分的电压，因此必须可应对低电压大电流。此外，为了实现小型化、薄型化，铁氧体磁芯要具有低损耗，即使在高饱和磁通密度条件下也能控制发热量，这就要有效地利用“PC47”材质特性，采用这一材质能获得以下三个效果：
    
　　第一，降低发热量。与通用材质相比，“PC47”材质约降低损失170kW/m2，只需更换磁芯即可降低温度。平板电视用电源对温升规定非常严格，长期过度升温，会使焊接接合部分的金属产生老化，导致性能受到极大影响。这种降低发热的措施可以提高产品的可靠性，还能降低二氧化碳排放量。

　　第二，实现小型化。铁芯损耗降低了40%，所以使用比传统磁通密度高约20%的磁铁芯，其发热还可控制在同等或以下。这样通过扩大磁通密度的使用范围，可缩小截面积。例如，EER35与EER30～EER32的重量比可减小40%，同时减少线材使用量。这样既可大大节省资源，同时还能降低铜损，换言之也就是提高了电源效率。
    
　　第三，实现薄型化。如前所述，能缩小截面积，意味着在安装面积与以往相同的情况下，降低该部分的高度，实现了薄型化。
    
　　功率改善用扼流圈一般用于有效利用电力方面。为了通过大电流，且应对高电压，在小型化、薄型化方面要求铁氧体磁芯具有高饱和磁通密度特性。在开发过程中，TDK开发出了新型磁芯结构，适合薄型化的谐振变压器和功率因素改善用扼流圈。通过该产品的薄型化，模拟从传统结构向薄型化磁芯磁通密度变化，设计更严密，实现了小型化薄型化。
    
　　线路滤波器必须在宽广范围内维持电阻特性，而且必须对干扰能确保高衰减量。提高量产能力以保证供货稳定，保持降低绕线偏差所产生的特性稳定性，这些均是必须解决的课题。此外作为加工劳务费提高的对策，必须对手动绕线的结构进行改善。作为其解决对策，此次产品开发由传统的环形铁芯变更为帧形型环形铁芯(FT磁芯)，采用自动绕线结构，实现最适合的独创绕线方法。
    
　　另外在传统的环形铁芯横置的情况下，使用黏合剂固定线圈和基座，需经过干燥将黏合剂硬化干燥。而本次开发的产品采用固定结构，不使用黏合剂，无需干燥过程，而且还采用了融入生态学的工艺。在轻量化方面，力求磁芯重量、线圈骨架和基座的树脂材料使用量最适合，产品重量比原有产品约轻6%。
    
　　这次所开发的薄型产品以及传统产品，能满足30英寸至55英寸的薄型和普及型LCD(液晶)电视以及PDP(等离子)电视，产品系列还在继续扩大。