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。

电感是储能元件，多用于电源滤波回路、LC振荡电路、中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHz。对电感而言，它的感抗是和频率成正比的。这可 以由公式：XL = 2πfL 来说明，其中XL是感抗（单位是Ω）。例如：一个理想的10mH电感，在10 kHz时，感抗是628Ω；在100 MHz时，增加到6.2MΩ。因此在100MHz 时，此电感可以视为开路（open circuit）。在100MHz时，若让一个讯号通过此电感，将会造成此讯号品质的下降。

磁珠（ferrite bead）的材料是铁镁或铁镍合金，这些材料具有有很高的电阻率和磁导率，在高频率和高阻抗下，电感内线圈之间的电容值会 zui 小。磁珠通常只适用于高频电 路，因为在低频时，它们基本上是保有电感的完整特性（包含有电阻和抗性分量），因此会造成线路上的些微损失。而在高频时，它基本上只具有抗性分量 （jωL），并且抗性分量会随着频率上升而增加。象一些RF 电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR,SDRAM,RAMBUS 等）都需要在电源输入部分加磁珠。实际上，磁珠是射频能量的高频衰减器。其实，可以将磁珠视为一个电阻并联一个电感。在低频时，电阻被电感「短路」，电流 流往电感；在高频时，电感的高感抗迫使电流流向电阻。本质上，磁珠是一种「耗散装置（dissipative device）」，它会将高频能量转换成热能。因此，在效能上，它只能被当成电阻来解释，而不是电感。

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