功率电感发展趋势
移动电话、相机、笔记本电脑的磁盘驱动器以及便携式音频播放器只是少数还在使用的传统电子元件,现在需要更多的是功率电感器。将日益复杂的电路整合到更加狭小的电路板空间中的巨大的市场压力导致了性能更佳的、极具竞争力的、更为精巧的终端元件的需求增大。电路板上的大功率转化终端元件的广泛应用也导致了高效率直流转换器和更精细电感器需求的增加。为了适应这一挑战,元件制造商都花重金在材料与制作上发展、生产和改善绕线和多层片式电感器,用具有相等或更好的性能的但也更加精细的设计来迎合市场的需要。
1、精细功率电感器
在便携式电子产品的电源供应器设计当中,面临的挑战是,既要提高电源供应器的工作效率还要减小它的尺寸,也就是说要设计在电力供应设计中使用最小的电感器。解决此难题的办法之一是,提高DC/DC转换器的开关频率,这是影响低电感和小尺寸元件的关键。由负荷波动引起的瞬态响应较低的电感值是抵消了更好的。在这种情况下,伴随着负载波动所引起的更快的瞬态响应,低电感值因高频率而偏移。
但是,有得必有失,提高开关频率的同时也增加了开关损耗,这同样会导致工作效率的降低。由于其他重要电路设计之间相互作用会影响器件性能这一特点,所以仅仅靠增加开关频率并非易事。
近期,开关频率一直保持在500kHz左右而电感在4.7~10μH,这些因素包括提供更好的电路设计,改进材料,完善制造技术,都能让开关频率保持在1MHz以下。
然而,内部电路的进一步细化使得开关频率已经高达3MHz,但同时电感值也低于了2.0H。据推算,6~8MHz的开关频率以及低于1H的电感值并不常见,这就导致了电感器小型化的戏剧性。
2、较高的开关频率
1-A级电感器的发展趋势是小包装,低电感和更快的开关频率。例如拥有300kHz开关频率但面积只有16或36mm2的电感器将被广泛使用。使用一个9mm2大小的电感器能将开关频率提高为
1.5MHz,这表明在增加开关频率的同时也在相应地减小尺寸。未来要提供更精细电感器的关键在于部件制造商是否有能力通过在电路设计、材料和制造等方面的不断进步来降低电感和提高开关频率。
手机用电感器技术的进步已经在包装厚度上显现了出来,例如,从两三年前2mm到现在的1mm。该技术的显著改善让靠超薄元件支持器件的微型化趋势持续吸引着全球电子产品消费市场。即便如此,单纯靠使用较小的电感器也不是一个完善的解决方案。
3、绕线改善
规模较小的便携式设备需要更紧凑的更高效率的DC/DC转换器,靠这些补充设备的强大功能来限度的完善电池能量。尽管大的元件难以同时缩减电感尺寸和保持较低阻抗,厂商们依然在通过更好的设计,改进材料科学,提高制造技术来减少电感器尺寸。
尽管电感器是相当简单的结构,但为了适应市场微型化的不断需求同时不降低性能,我们仍有许多技术障碍需要克服。
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一体成型电感的出现归功于电脑主板技术的发展和电源技术的发展:CPU主频越来越高,因此对稳定供电和滤波方面都有有很高的要求,一体成型电感解决了这个问题,她能在大电流的条件下长期工作,并能为CPU稳定供电,当然电感最主要的作用还是滤波,在这一方面,一体成型电感也不逊色。良好的材料特性和特殊设计,使电感结构更稳定,阻抗更低,因此就具有更高的效率; 电源技术的发展也同样推动了电感的发展:工业电源,军用电源等,随着电子产品的体积越来越小,功率越来越大,电子元件也向着小体积,大功率方面发展。 一体成型电感特性及应用 ● SMD表面贴片式电感 ●一体成型结构可避免发生噪音 ●一体成型电感的全封闭结构磁屏蔽效果好,可有效降低电磁干扰; ●同尺寸直流阻抗 ●可确保耐电流电感值降幅平顺。 ●应用频率可达5MHz ●适用于回流焊SMT工艺。 ●产品无铅,符合RoHS指令。 ●适用于电源供应器、个人电脑和其它掌上型电子设备中电源线路上直流对直流整流的应用。 dzsc/18/8325/18832562.gif
电感的主要参数及识别 1.电感量L 电感量L也称作自感系数,是表示电感元件自感应能力的一种物理量。感应电流总是阻碍磁通量的变化,犹如线圈具有惯性,这种电磁惯性的大小就用电感量L来表示。L的大小与线圈匝数、尺寸和导磁材料均有关,采用硅钢片或铁氧体作线圈铁芯,可以较小的匝数得到较大的电感量。L的基本单位为H(亨),实际用得较多的单位为mH(毫亨)、?H(微亨)和nH(纳亨),它们的换算关系如下:1H=103mH=106 ?H=109nH。 2.感抗XL 感抗XL在电感元件参数表上一般查不到,但它与电感量、电感元件有关,计算公式为:XL (?)=2лf(Hz)L(H)。不难看出,线圈通过低频电流时XL小。通过直流电时XL为零,仅线圈的直流电阻起阻力作用,因电阻:—般很小,所以近似短路。通过高频电流时XL大,若L也大,则近似开路。线圈的此种特性正好与电容相反,所以利用电感元件和电容器就可以组成各种高频、中频和低频滤波器,以及调谐回路、选频回路和阻流圈电路等等。 3.品质因数Q 品质因数表示电感线圈品质的参数,亦称作Q值或优值。线圈在一定频率的交流电压下工作时,其感抗XL和等效损耗电阻之比即为Q值,表达式如下:Q=2лfL/R。由此可见,线圈的感抗越大,...