VRM／TLVR 電感磁芯材料選擇說明
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用途
伺服器 VRM／TLVR 相電感的磁芯同時承受交流磁通擺幅、直流偏磁與溫升，選材以頻率（損耗）、100 °C 的 Bs（偏磁）與實際磁芯溫度三項為判準。TAK 依開關頻率主推三支材料：TM71（0.3–0.5 MHz）、TM59★（0.5–0.7 MHz）、TM65★（0.7–1.0 MHz）。本頁整理三支材料的特性表、磁芯損耗、材料定位圖，以及八種材料在同一顆 UD11.75 磁芯上的直流偏磁實測，供設計時對照。
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產品介紹
選材三判準：頻率、磁通、溫度 Three selection criteria — frequency, flux, temperature
將拓撲要求收斂至磁芯，單顆相電感磁芯同時承受三項負擔：交流磁通擺幅 ΔB（決定磁芯損耗）、直流偏磁 IDC（決定飽和裕度）、以及兩者相加造成的溫升。三者即為外形選擇與材料選擇的依據。
圖庫 Fig.1：單顆相電感磁芯承受的三項負擔：ΔB、IDC 與溫升
頻率決定損耗 Frequency → loss
≦0.5 MHz 看 100 kHz / 200 mT / 100 °C 的 Pcv；0.5 – 1 MHz 看 500 kHz / 100 mT / 100 °C；1 – 3 MHz 看 1 MHz / 50 mT / 100 °C。宜先依材質表比較可用 Bm，再以樣品溫升驗證。
磁通與直流偏磁決定 Bs Flux / DC bias → Bs
PFC、輸出電感、VRM 都在直流偏磁下工作，不得飽和。飽和與頻率基本無關，但隨溫度下降明顯——選材應以 100 °C 的 Bs 為準，而非 25 °C。開氣隙之後有效磁導率由氣隙主導、μi 次要；高 Bs 組以 IDC 實測比對，不用 PF 曲線。
溫度決定工作視窗 Temperature → window
多數功率材料的損耗谷值位於 100 °C 附近。驗證應以實際磁芯溫度為準，而非環境溫度。
以上三項為選材之基本判準，本說明全篇沿用。
三支主推材料與頻段分工 Three lead grades by frequency band
| 材料 Grade | 建議頻段 Band | 定位 Role | μi @100 kHz | Bs (mT) 25 / 100 °C | 損耗門檻頻率 Loss-threshold f |
|---|---|---|---|---|---|
| TM71 | 0.3 – 0.5 MHz | 低頻段・高 μi 高 Bs | 3800±25% | 550 / 425 | 0.39 |
| TM59★ | 0.5 – 0.7 MHz | 中頻段・100 °C 偏磁最強 | 1900±25% | 530 / 430 | ≥1.0 |
| TM65★ | 0.7 – 1.0 MHz | 高頻段・MHz 損耗最低 | 1300±25% | 540 / 440 | 1.23 |
損耗門檻頻率＝50 mT / 100 °C 下 Pcv 達 300 kW/m³ 的頻率，由各材質的 Steinmetz 模型或同一磁密的實測點推得，不是目錄標稱頻段。50 mT 為高頻工作點的典型擺幅，300 kW/m³ 為自然對流下常用的磁芯損耗密度設計上限。TM71 的值由 300 / 500 kHz @50 mT 兩個實測點內插，無需模型。
材料定位圖 Material positioning map
三支主推材料放回全部功率材料裡是什麼位置？橫軸為各材料的損耗門檻頻率（50 mT / 100 °C 下 Pcv 達 300 kW/m³ 的頻率），縱軸為飽和磁通密度 Bs（上端 25 °C、下端 100 °C）。
圖庫 Fig.2：功率材料定位圖——三支主推材料在全部功率材料中的位置
- 怎麼看：越靠右＝同一損耗門檻下可用頻率越高；越靠上＝偏磁裕度越大；線越長＝Bs 的高溫衰減越大。VRM / TLVR 要的是「夠右、且 100 °C 的下端點夠高」。
- 為什麼是這三支：TM71 守 0.3 – 0.5 MHz，Bs 100 °C 425 mT，是高 Bs 組裡唯一有實測門檻的；TM59★ 與 TM65★ 落在 1 MHz 一帶，100 °C 的 Bs 仍有 430 / 440 mT。
- 不外推：標「≥」者其門檻已超出該材料損耗模型的擬合頻段，本圖一律截在擬合上限、不外推，實際能力可能更高；虛線者無 50 mT 損耗資料，按家族頻段定位，能力以 IDC 比對。
本圖為同一磁通與門檻下的相對比較，不等於應用頻率上限；實際工作磁通低於 50 mT 時可用頻率更高。Bs 條件 1200 A/m。
為什麼是這三支 Why these three
TM71
μi 3800 為 TAK 功率材最高，同尺寸匝數最少、銅損最低，25 °C 的偏流能力全組領先。代價是損耗隨溫度上升最陡（500 kHz / 50 mT：25 °C 190 → 100 °C 525 kW/m³），且 100 °C 的偏流優勢消失——必須以實際磁芯溫度選用。
TM59
100 °C 下的直流偏磁能力全組最強（UD11.75 實測 220 nH 檔 48.4 A、330 nH 檔 30.3 A，八材質第一），且 100 °C 損耗低於 25 °C，工作溫度越高越有利。為伺服器 LLC 的高頻化而開發，與主變壓器同材可統一料號。
TM65
專為 VRM / TLVR 開發，材料覆蓋到 3 MHz。1 MHz / 50 mT / 100 °C 的 Pcv 僅 180 kW/m³，為三支最低；溫升在 100 kHz 與 800 kHz 之間幾乎不變（UD11.75 實測 25.3 / 25.3 °C），頻率往上走時最穩。μi 1300 略低，匝數需增加。
TM61／TM63 不列為主推，但仍列入下方八材質實測對照，以供效率優先或更高頻場合參考。
材料特性表 Material properties
材料特性表 磁性參數 Magnetic properties
| 專案 Parameter | 條件 Condition | TM71 High-permeability high-Bs power ferrite | TM59★ Medium-high frequency low-loss power ferrite | TM65★ High-frequency wide-temperature power ferrite for VRM / TLVR | 單位 Unit |
|---|---|---|---|---|---|
| 初始磁導率 Initial Permeability μi | 100KHz & <0.2mT | 3800±25% | 1900±25% | 1300±25% | |
| 增幅磁導率 Amplitude Permeability μa | 25KHz/400mT | > 4000 / > 3000 | > 3000 / > 3000 | > 2400 / > 2400 | |
| 飽和磁通密度 Saturation Flux Density Bs | 1200 A/m 100Hz | 550 / 425 | 530 / 430 | 540 / 440 | mT |
| 殘留磁通密度 Remanence Br | 1200 A/m 100Hz | 80 / 150 | 55 / 35 | 70 / 50 | mT |
| 矯頑力 Coercivity Hc | 1200 A/m 100Hz | 6 / 2.5 | 15 / 10 | 15 / 20 | A/m |
| 相對損耗因子 Loss Factor | 100KHz & <0.2mT | < 4 | <5 | <15 | 10⁻⁶ |
材料特性表 物理參數與適用頻段 Physical properties and band
| 專案 Parameter | 條件 Condition | TM71 High-permeability high-Bs power ferrite | TM59★ Medium-high frequency low-loss power ferrite | TM65★ High-frequency wide-temperature power ferrite for VRM / TLVR | 單位 Unit |
|---|---|---|---|---|---|
| 居里溫度 Curie Temperature Tc | 100KHz & <0.2mT | > 255 | >260 | >240 | ℃ |
| 密度 Density D | 阿基米德法 | 4.9 | >4.85 | >4.85 | g/cm³ |
| 電阻率 Electrical Resistivity ρ | 直流電流 DC current | > 5 | >10 | >10 | Ω·m |
| 取樣磁芯 Test core | 環形試片 toroid | T22×14×8 | T25×15×8 | T12.5×7.5×7 | |
| 建議頻段 Band | 開關頻率 fsw | 0.3 – 0.5 MHz | 0.5 – 0.7 MHz | 0.7 – 1.0 MHz |
「/」分隔者為 25 °C / 100 °C。數值為典型值。★ 為 2027 新材料。
磁芯損耗 Pcv Core loss Pcv
TM71 高 μi 高 Bs 功率材料 Core loss density
| 測試條件 Condition | 25 °C | 100 °C |
|---|---|---|
| 100 kHz / 200 mT | 400 | 1100 |
| 300 kHz / 50 mT | 50 | 170 |
| 500 kHz / 50 mT | 190 | 525 |
Pcv 單位 kW/m³；取樣磁芯 T22×14×8。三支取樣試片規格不同，高頻損耗不可直接互比。
TM59 中高頻低損耗功率鐵氧體 Core loss density
| 測試條件 Condition | 25 °C | 100 °C |
|---|---|---|
| 300 kHz / 100 mT | 250 | 230 |
| 500 kHz / 50 mT | 80 | 50 |
| 500 kHz / 100 mT | 600 | 550 |
| 800 kHz / 60 mT | 330 | 250 |
| 1 MHz / 30 mT | 100 | 70 |
| 1 MHz / 50 mT | 350 | 250 |
Pcv 單位 kW/m³；取樣磁芯 T25×15×8。三支取樣試片規格不同，高頻損耗不可直接互比。
TM65 VRM / TLVR 用高頻寬溫功率鐵氧體 Core loss density
| 測試條件 Condition | 25 °C | 100 °C |
|---|---|---|
| 500 kHz / 50 mT | 70 | 50 |
| 500 kHz / 100 mT | 600 | 630 |
| 800 kHz / 60 mT | 300 | 220 |
| 800 kHz / 80 mT | 650 | 600 |
| 1 MHz / 30 mT | 70 | 50 |
| 1 MHz / 50 mT | 250 | 180 |
Pcv 單位 kW/m³；取樣磁芯 T12.5×7.5×7。三支取樣試片規格不同，高頻損耗不可直接互比。
八材料偏流能力一覽 Measured DC-bias — eight grades
定位圖給的是材料層級的相對位置；真正決定能不能用的，是同一顆磁芯、同一個感值下的偏磁能力。下圖為八種材料在同一顆 UD 機種、三個感值檔的 IDC 實測。
圖庫 Fig.3：同一 UD11.75 磁芯、八材料、三個感值檔的 IDC 實測
上方為材質表所載數值。下表為同一 UD 磁芯、同一組治具、八種材料的直流偏磁結果；形狀相同、以墊片調至同感值，差異僅來自材料本身。TM71／TM82 為模型計算值，其餘六種為實測。
八材料 IDC 實測 100 nH 檔（GAP 0.244 mm/邊） Measured DC-bias, eight grades
| 材料 Grade | I@90 % (A) 25 °C | I@70 % (A) 25 °C | I@90 % (A) 100 °C | I@70 % (A) 100 °C |
|---|---|---|---|---|
| ★ TM71▲ | ≥130 | ≥130 | 104.6 | 117.3 |
| ★ TM59 | ≥130 | ≥130 | 111.0 | 121.4 |
| ★ TM65 | ≥130 | ≥130 | 109.4 | 121.7 |
| TM61 | ≥130 | ≥130 | 104.6 | 120.4 |
| TM63 | 121.2 | ≥130 | 101.5 | 116.5 |
| TM80 | ≥130 | ≥130 | 108.0 | 114.7 |
| TM81/TM83 | ≥130 | ≥130 | 102.8 | 114.1 |
| TM82▲ | 129.5 | ≥130 | 118.8 | ≥123 |
八材料 IDC 實測 220 nH 檔（GAP ≈0.09 mm/邊） Measured DC-bias, eight grades
| 材料 Grade | I@90 % (A) 25 °C | I@70 % (A) 25 °C | I@90 % (A) 100 °C | I@70 % (A) 100 °C |
|---|---|---|---|---|
| ★ TM71▲ | 62.9 | 69.8 | 44.3 | 53.2 |
| ★ TM59 | 56.0 | 66.4 | 48.4 | 54.4 |
| ★ TM65 | 53.8 | 63.3 | 47.3 | 53.6 |
| TM61 | 51.2 | 61.6 | 42.1 | 51.1 |
| TM63 | 46.6 | 57.1 | 41.7 | 49.3 |
| TM80 | 57.8 | 65.8 | 48.1 | 52.3 |
| TM81/TM83 | 56.9 | 66.1 | 46.2 | 51.8 |
| TM82▲ | 48.0 | 66.7 | 45.8 | 59.3 |
八材料 IDC 實測 330 nH 檔（GAP ≈0.055 mm/邊） Measured DC-bias, eight grades
| 材料 Grade | I@90 % (A) 25 °C | I@70 % (A) 25 °C | I@90 % (A) 100 °C | I@70 % (A) 100 °C |
|---|---|---|---|---|
| ★ TM71▲ | 39.7 | ≥45 | 26.7 | 33.8 |
| ★ TM59 | 35.2 | 42.1 | 30.3 | 34.5 |
| ★ TM65 | 32.6 | 39.6 | 30.0 | 34.2 |
| TM61 | 34.6 | 40.3 | 27.6 | 33.2 |
| TM63 | 29.0 | 35.7 | 26.3 | 30.8 |
| TM80 | 35.1 | 42.3 | 29.7 | 33.7 |
| TM81/TM83 | 34.8 | 42.4 | 29.6 | 33.1 |
| TM82▲ | 28.9 | 43.0 | 27.9 | 38.4 |
★ 為主推材料。「≥」表示量測範圍內電感未降至該保持率，標最大測試電流。同一檔內各材料的墊片微調至同一感值，故 GAP 為約值。來源：TAK UD11.75×10.45×2.8C 八材料 IDC 檢討（2026-08）。1 匝，I@x % 由 L(I) 線性內插。電感與偏流量測條件 100 kHz / 1 V；800 kHz 目前只做過溫升，未做偏流實測，本表不含頻率相依性。取樣磁芯為實件 UD11.75，非環形試片，故本表可跨材料直接互比。▲ 標記者為模型計算值，其餘為實測值。