功率電感發(fā)展趨勢 移動電話、相機、筆記本電腦的磁盤驅(qū)動器以及便攜式音頻播放器只是少數(shù)還在使用的傳統(tǒng)電子元件,現(xiàn)在需要更多的是功率電感器。將日益復雜的電路整合到更加狹小的電路板空間中的巨大的市場壓力導致了性能更佳的、極具競爭力的、更為精巧的終端元件的需求增大。 電路板上的大功率轉(zhuǎn)化終端元件的廣泛應(yīng)用也導致了高效率直流轉(zhuǎn)換器和更精細電感器需求的增加。為了適應(yīng)這一挑戰(zhàn),元件制造商都花重金在材料與制作上發(fā)展、生產(chǎn)和改善繞線和多層片式電感器,用具有相等或更好的性能的但也更加精細的設(shè)計來迎合市場的需要。 1、精細功率電感器在便攜式電子產(chǎn)品的電源供應(yīng)器設(shè)計當中,面臨的zui大挑戰(zhàn)是,既要提高電源供應(yīng)器的工作效率還要減小它的尺寸,也就是說要設(shè)計在電力供應(yīng)設(shè)計中zui好使用zui小的電感器。解決此難題的辦法之一是,提高DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率,這是影響低電感和小尺寸元件的關(guān)鍵。由負荷波動引起的瞬態(tài)響應(yīng)較低的電感值是抵消了更好的。在這種情況下,伴隨著負載波動所引起的更快的瞬態(tài)響應(yīng),低電感值因高頻率而偏移。但是,有得必有失,提高開關(guān)頻率的同時也增加了開關(guān)損耗,這同樣會導致工作效率的降低。由于其他重要電路設(shè)計之間相互作用會影響器件性能這一特點,所以僅僅靠增加開關(guān)頻率并非易事。近期,開關(guān)頻率一直保持在500kHz左右而電感在4.7~10μH,這些因素包括提供更好的電路設(shè)計,改進材料,完善制造技術(shù),都能讓開關(guān)頻率保持在1MHz以下。然而,內(nèi)部電路的進一步細化使得開關(guān)頻率已經(jīng)高達3MHz,但同時電感值也低于了2.0H。據(jù)推算,6~8MHz的開關(guān)頻率以及低于1H的電感值并不常見,這就導致了電感器小型化的戲劇性。 2、較高的開關(guān)頻率1-A級電感器的發(fā)展趨勢是小包裝,低電感和更快的開關(guān)頻率。例如擁有300kHz開關(guān)頻率但面積只有16或36mm2的電感器將被廣泛使用。使用一個9mm2大小的電感器能將開關(guān)頻率提高為1.5MHz,這表明在增加開關(guān)頻率的同時也在相應(yīng)地減小尺寸。未來要提供更精細電感器的關(guān)鍵在于部件制造商是否有能力通過在電路設(shè)計、材料和制造等方面的不斷進步來降低電感和提高開關(guān)頻率。手機用電感器技術(shù)的進步已經(jīng)在包裝厚度上顯現(xiàn)了出來,例如,從兩三年前2mm到現(xiàn)在的1mm。該技術(shù)的顯著改善讓靠超薄元件支持器件的微型化趨勢持續(xù)吸引著全球電子產(chǎn)品消費市場。即便如此,單純靠使用較小的電感器也不是一個完善的解決方案。 3、繞線改善規(guī)模較小的便攜式設(shè)備需要更緊湊的更高效率的DC/DC轉(zhuǎn)換器,靠這些補充設(shè)備的強大功能來zui大限度的完善電池能量。盡管大的元件難以同時縮減電感尺寸和保持較低阻抗,廠商們依然在通過更好的設(shè)計,改進材料科學,提高制造技術(shù)來減少電感器尺寸。盡管電感器是相當簡單的結(jié)構(gòu),但為了適應(yīng)市場微型化的不斷需求同時不降低性能,我們?nèi)杂性S多技術(shù)障礙需要克服。 貼片電感的常用分類:貼片疊層電感(普通電流和大電流 高頻和低頻) 貼片功率電感(屏蔽和不屏蔽) 貼片共模電感 貼片疊層電感構(gòu)成:體積(0402 0603 0805 1206 1210)+感值(NH UH)、誤差(±5% ±10% ±20%)+額定電流 貼片功率電感的構(gòu)成:體積(長+寬+高)+感值(UH、MH)+誤差(±10% ±20% ±30%)+額定電流 貼片共模電感的構(gòu)成:共模電感常規(guī)都是4個腳的,嚴格來說它也是屬于功率電感的一類,但在外觀、用途和價格跟普通的功率電 感差別很大 在電子設(shè)備的 PCB 板電路中會大量使用感性元件和EMI濾波器元件。這些元件包括貼片電感和貼片磁珠,以下就這兩種器件的特點進行描述并分析他們的普通應(yīng)用場合以及特殊應(yīng)用場合。表面貼裝元件的好處在于小的封裝尺寸和能夠滿足實際空間的要求。除了阻抗值,載流能力以及其他類似物理特性不同外,通孔接插件和表面貼裝器件的其他性能特點基本相同。在需要使用貼片電感的場合,要求電感實現(xiàn)以下兩個基本功能:電路諧振和扼流電抗。諧 振電路包括諧振發(fā)生電路,振蕩電路,時鐘電路,脈沖電路,波形發(fā)生電路等等。諧振電路還包括高Q帶通濾波器電路。 要使電路產(chǎn)生諧振,必須有電容和電感同時存在于電路中。在電感的兩端存在寄生電容,這是由于器件兩個電極之間的鐵氧體本體相當于電容介質(zhì)而產(chǎn)生的。在諧振電路中,電感必須具有高Q,窄的電感偏差,穩(wěn)定的溫度系數(shù),才能達到諧振電路窄帶,低的頻率溫度漂移的要求。高Q電路具有尖銳的諧振峰值。窄的電感偏置保證諧振頻率偏差盡量小。穩(wěn)定的溫度系數(shù)保證諧振頻率具有穩(wěn)定的溫度變化特性。標準的徑向引出電感和軸向引出電感以及貼片電感的差異僅僅在于封裝不一樣。 電感結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)材料(通常為氧化鋁陶瓷材料)上繞制線圈,或者空心線圈以及鐵磁性材料上繞制線圈。在功率應(yīng)用場合,作為扼流圈使用時,電感的主要參數(shù)是直流電阻(DCR),額定電流,和低Q值。當作為濾波器使用時,希望寬的帶寬特性,因此,并不需要電感的高Q特性。低的DCR可以保證zui小的電壓降,DCR定義為元件在沒有交流信號下的直流電阻。