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。

  貼片電感是閉合回路的一種屬性。當(dāng)貼片電感的線圈通過電流后，貼片電感在線圈中形成磁場感應(yīng)，感應(yīng)磁場又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流來抵制通過線圈中的電流。貼片電感在電路中起到的作用是在通過非穩(wěn)恒電流時(shí)產(chǎn)生變化的磁場，而這個(gè)磁場又會(huì)反過來影響電流，貼片電感在電源回路中串如電感，電感對(duì)直流是直通的，對(duì)高頻脈沖是高阻的，所以起到通直流阻交流脈沖的作用。

 電阻用來控制電路中的電流，電容用來隔直流通交流， 電感用來阻高頻通低頻的，另一方面電容和電感都是儲(chǔ)能元件，所以在電路中還有濾波作用。貼片電感在電路中具有阻止交流電通過而讓直流電順利通過的特性。電感的特性是通直流、阻交流，頻率越高，線圈阻抗越大。電感器在電路中經(jīng)常和電容一起工作。

 電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學(xué)中的慣性相類似的特性，在電學(xué)上取名為'自感應(yīng)'，貼片電感在低頻時(shí)，電感一般呈現(xiàn)電感特性，既只起蓄能，濾高頻的特性，但在高頻時(shí)，它的阻抗特性表現(xiàn)的很明顯。有耗能發(fā)熱，感性效應(yīng)降低等現(xiàn)象。不同的電感的高頻特性都不一樣。

貼片電感常識(shí)：

使用鐵粉芯，它們供應(yīng)更好溫度穩(wěn)定性并且相對(duì)于其他可選磁芯成本更低。貼片電感的外形能在必要時(shí)供應(yīng)靈活性與可變性，但是成本更高。高磁通磁環(huán)通常見于濾波電感而不是電源變換電路。另一種性能折衷能在電感電流，電感電壓(引腳14到引腳16)與輸出電壓紋波典型波形中看到。運(yùn)用電感量較小fdv0620-0.47μh電感產(chǎn)生較高峰值電流，輸出電壓紋波低于18mv峰峰值。

貼片電感產(chǎn)生紋波峰峰值剛超過12mv。峰值電流對(duì)輸出電容充電并且供應(yīng)負(fù)載電流。在電容上會(huì)流入與流出較大電流，這將產(chǎn)生較高輸出電壓紋波。貼片電感多用于電源濾波回路， 電感是儲(chǔ)能元件側(cè)重，于抑止傳導(dǎo)性干擾；貼片電感在電子設(shè)備的 PCB 板電路中會(huì)大量使用感性元件和EMI濾波器元件。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(dá)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。