功率電感發(fā)展趨勢
移動(dòng)電話、相機(jī)、筆記本電腦的磁盤驅(qū)動(dòng)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(fù)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(dǎo)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(dǎo)致了高效率直流轉(zhuǎn)換器和更精細(xì)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(xì)的設(shè)計(jì)來迎合市場的需要。
1、精細(xì)功率電感器在便攜式電子產(chǎn)品的電源供應(yīng)器設(shè)計(jì)當(dāng)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(jì)在電力供應(yīng)設(shè)計(jì)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(fù)荷波動(dòng)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(fù)載波動(dòng)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(shí)也增加了開關(guān)損耗,這同樣會(huì)導(dǎo)致工作效率的降低。由于其他重要電路設(shè)計(jì)之間相互作用會(huì)影響器件性能這一特點(diǎn),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(jì),改進(jìn)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(jìn)一步細(xì)化使得開關(guān)頻率已經(jīng)高達(dá)3MHz,但同時(shí)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(dǎo)致了電感器小型化的戲劇性。
2、較高的開關(guān)頻率1-A級(jí)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(gè)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(shí)也在相應(yīng)地減小尺寸。未來要提供更精細(xì)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(jì)、材料和制造等方面的不斷進(jìn)步來降低電感和提高開關(guān)頻率。手機(jī)用電感器技術(shù)的進(jìn)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(fèi)市場。即便如此,單純靠使用較小的電感器也不是一個(gè)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(bǔ)充設(shè)備的強(qiáng)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(shí)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(jì),改進(jìn)材料科學(xué),提高制造技術(shù)來減少電感器尺寸。盡管電感器是相當(dāng)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(shí)不降低性能,我們?nèi)杂性S多技術(shù)障礙需要克服。
貼片電感消除信號(hào)線上輸入的干擾信號(hào)及感應(yīng)的各種干擾,我們必須合理安排濾波電路計(jì)算機(jī)內(nèi)部的主板上混合了各種高頻電路、數(shù)字電路和模擬電路,它們工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量高頻電磁波互相干擾,這就是EMI。EMI還會(huì)通過主板布線或外接線纜向外發(fā)射,造成電磁輻射污染,影響其他的電子設(shè)備正常工作。
1、適應(yīng)于自動(dòng)貼裝的高尺寸精度繞線電感器;
2、良好的可焊性;
3、耐熱樹脂封裝,有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度;
4、優(yōu)良的Q值和高可靠性;
5、使用于液晶電視、電腦驅(qū)動(dòng)器、移動(dòng)電話、汽車音響和其他電子產(chǎn)品。
都知道風(fēng)華貼片電感的性能很好,但是在溫度、濕度等因素改變時(shí),線圈的電感量以及品質(zhì)因數(shù)便隨之改變,穩(wěn)定性表示線圈參數(shù)隨外界條件變化而改變的程度。
對于經(jīng)過溫度循環(huán)變化后,風(fēng)華貼片電感電感量不再能恢復(fù)到原來值的這種不可逆變化,用電感的不穩(wěn)定系數(shù)表示。溫度對電感量的影響,主要是因?yàn)閷?dǎo)線受熱膨脹,使線圈產(chǎn)生幾何變形而引起的,為了減小這一影響,可采用熱法:繞制時(shí)將導(dǎo)線加熱,冷卻后導(dǎo)線收縮,以保證導(dǎo)線緊緊貼合在骨架上。
溫度升高時(shí),線圈的固有電容和漏電損耗增加,也會(huì)降低線圈的穩(wěn)定性。改進(jìn)的方法是:將線圈用防潮物質(zhì)浸漬或用環(huán)氧樹脂密封,浸漬后由于浸漬材料的介電常數(shù)比空氣大,其線匝間的分布電容增大。同時(shí),還可引入介質(zhì)損耗,影響TDK貼片電感Q值。