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zui大挑战是,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zui好使用zui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zui大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。
当今市场上常用的贴片电感器:
1)铁氧体贴片电感器 特性:体积小;漏磁小;片感之间不产生互耦合,可靠性高;无引线,不产生跟踪性,适合高密度表面贴装;优良的可焊性及耐热冲击性,适合波峰焊及再流焊。
2)绕线型贴片电感器 特性:体积小,适合高密度表面贴装;采用端电极结构,很好地抑制了引线引起的寄生元件效应;更好的频率特性和更强的抗打搅能力;优良的可焊性及耐热冲击性;应用频率高,产生精度高,一致性好。
3)陶瓷叠层贴片电感器 特性:氧化铝陶瓷,适合高的自谐振频率;尺寸小(1.6t0.8t0.8mm);在高频下Q值高,电感值稳定;使用温度范围:-30℃~+85℃。一般用于滤波和振荡作用。
4)贴片电感磁珠 特性:适合表面贴装;形状、尺寸及电性能符合EIA标准;具有良好的可焊性与抗热冲击性;适合波峰与再流焊。
面对如此多的贴片电感,我们在选型的时候应该要注意哪些方面呢?
电感量的稳定性
电感器因为环境温度变化1℃所产生电感量的变化△L/△t与原有电感量L值的比值为电感的温度系a1,a1=△L/L*△t。除电感温度系数可决定其稳定性外,还应重视由于机械振动和时效老化所引起的电感量的变化。
抗电强度及防潮
对于有抗电强度要求的电感器要选用封装材料耐电压高的品种哦,一般耐电压较好的电感器,防潮性能也较好。采用树脂浸渍,包封,压铸工艺都可满足该项要求。
焊盘或针脚
焊盘或针脚是选购和使用电感线圈不可忽视的重要方向,主要考核其拉力,扭力,耐焊接热和可焊性试验等,以保证焊接的可靠性。
对于贴片电感(SMD)一定要严格按设计的焊盘尺寸选购,带针脚的电感,一般无严格规定同参数和立式,卧式可互换。只是由于PC板安装位置限制而指定品种。