Power inductor( 功率电感)

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

2012.06.08

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

1.功率电感的作用：在电路中主要起扼流、滤波、振荡作用 (1)阻流作用:线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗。主要可分为高频 阻流线圈及低频阻流线圈。 (2)调谐与选频作用:电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频 率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、 电容之间来回振荡，这就是LC回路的谐振现象。谐振时由于电路的感抗与容抗等值又反 向，因此回路总电流的感抗最小，电流量最大(指f=f0的交流信号),所以LC谐振电路 具有选择频率的作用，能将某一频率f的交流信号选择出来。 2.功率电感类型： 固定电感线圈包括：环型线圈、扼流线圈、共模线圈、铁氧体磁珠、功率电感、有贴片 型与引脚型可供选择。广泛使用在网路、电信、电脑、交流电源和周边设备上 贴片线圈的用途：广泛使用在共模滤波器、多频变压器、阻抗变压器、平衡及不平衡转 换变压器、抑制电子设备EMI噪音、个人电脑及外围设备的USB线路、液晶显示面板、 功率电感-贴片电感-绕线电感-电感线圈-电感厂家-电子新闻低压微分信号、汽车遥控式 钥匙等 闭磁路大电流表面贴装功率电感特点及用途：理想的DC-DC转换电感，大功率，高饱和 电感器，直流电阻小，适合于大电流，带装或并卷轮包装以便自动表面安装，应用于录 放影机电源供应器、录放影机电源供应器、液晶电视机、手提电脑、办公自动化设备、 移动通讯设备、直流/直流转换器等

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

在DC-DC 转换器中，功率电感器蓄积能量，发挥电流源的功能。针对开关等引起 的电流的急剧变化，线圈会在阻碍它的方向上产生电动势(线圈的自我感应), 功率电感器正是利用了这个作用。因此，功率电感器也称为功率扼流线圈(扼流 =choke 的意思是“切断”、“窒息”)。右图是降压型DC-DC 转换器(斩波方式) 的基本电路。开关元件(晶体管和 MOSFET)在电路上串联连接，周期性 地开/ 关直流电流。开关元件ON 时，受 线圈的自我感应作用的影响，功率电感 器为了阻碍流入的电流，产生电动势， 蓄积能量。继续关闭开关的话，功率电 感器为了维持电流，向输出侧传输电流， 输出蓄积的能量。 通过开关，以脉冲状传输的电流通过功 率电感器和电容器得到平稳化调节。输 出电压的大小取决于开关的ON 时间和 开关周期(ON 时间+OFF 时间)的比。 它叫做负载比，受控制器IC 等的控制。 在电子设备领域，IC 的驱动电压不断降 低，电路电流不断增大，连车载用途的 功率电感器也要满足较大的使用温度范 围，并支持大电流。但

是，为了同时实 现小型化，需要使用磁气特性优异的磁 芯。另外，功率电感器的磁芯特性对 DC-DC 转换器的效率也有很大影响。

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

线圈的电感与线圈的截面积成正比，与 绕组数的平方成正比，如果磁芯使用高 导磁率的磁性体，就会吸收磁束，电感 显著增高。反过来，磁芯使用高导磁率 的磁性体，能够减少线圈的绕组数，减 少电阻，并能实现小型化。 但是，磁性体能够吸收的磁束是有限的。 如果增大流经线圈的直流电流，线圈的 电感就会降低，电感降低后，就会流过 更多的电流，磁芯最终达到磁饱和，丧 失线圈的功能。因此，作为功率电感器， 应使用具有优异的直流重叠特性的磁性 体磁芯。 磁性陶瓷铁氧体具有电阻率高，即使在 高频领域，涡流损耗也很少的优点，但 饱和磁束密度比金属类的小，所以如果 增大流经线圈的直流电流，电感就会从 某个值开始迅速降低。 TDK 的SMD 功率电感器VLM13580D1/DR 采用低损耗、直流重叠特性得到 了改进的铁氧体材料。并且，这个新产 品的额定电流提高到了20A,使用温度 范围也从过去的 40 ~+125℃扩大到了 40 ~+150℃。 金属类磁性材料的饱和磁束密度比铁氧 体还要高，有利于实现功率电感器的小 型化。新产品SPM6530-H 的磁芯使用高 饱和磁束密度的金属磁性材料，这是一 种SMD 功率电感器，以6.5mm 的方形尺 寸实现了相当于10mm 方形的铁氧体线 圈的直流重叠特性。通过一体成形，它 还实现了优异的抗震性能。 它不仅用于引擎控制ECU,还作为ABS、 前照灯等车载用途的DC-DC 转换器的扼 流线圈，发挥优异的性能。

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

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，面临的最大挑战是，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最好使用最小的电感器。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 最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。

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

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，面临的最大挑战是，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最好使用最小的电感器。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 最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。

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

一个电感的选择分为以下几部分： 1.频率计算，主要看其振荡回路电容值，根据公式计 算. 2.Q值计算，Q值要大为最好. 3.电流计算,根据输出功率和负载计算. 4.体积选择,直流阻抗越小更好.其中电流计算非常重要, 如果一个电感承受电流超出范围,那它就没有感值,相当于 一根导线,看其电流能否承受1A,最好是看其体积,通过样品 进行电路测试,看其波形,到原厂看其电感测试后,再确认用 的是否放心.

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

空心电感计算公式： L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量 l单位: 微亨 线圈直径 D单位: cm 线圈匝数 N单位: 匝 线圈长度 L单位: cm

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

针对环行CORE,有以下公式可利用: (IRON)L=N2.AL L= 电感值(H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈) AL= 感应系数 H-DC=直流磁化力 I= 通过电流(A) l= 磁路长度(cm) l及AL值大小，可参照Micrometal对照表。例如: 以T50-52材，线圈5圈 半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋),经查表其AL值约为33nH L=33.(5.5)2=998.25nH≒1μH 当流过10A电流时，其L值变化可由l=3.74(查表) H-DC=0.4πNI / l = 0.4×3.14×5.5×10 / 3.74 = 18.47 (查表后) 即可了解L值下降程度(μi%)

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

绍一个经验公式 L=(k*μ0*μs*N2*S)/l 其中 μ0 为真空磁导率=4π*10(-7)。(10的负七次方) μs 为线圈内部磁芯的相对磁导率，空心线圈时μs=1 N2 为线圈圈数的平方 S 线圈的截面积，单位为平方米 l 线圈的长度， 单位为米 k 系数，取决于线圈的半径(R)与长度(l)的比值。 计算出的电感量的单位为亨利。 k值表 2R/l 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 10 20

k 0.96 0.92 0.88 0.85 0.79 0.74 0.69 0.6 0.52 0.43 0.37 0.32 0.2 0.12

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

EMC(Electro Magnetic Compatibility):直译是"电磁兼容性",意指设备所 产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰，也不受其他设备的电磁能量干 扰的能力。EMC 包括EMI与EMS。 EMI(Electro Magnetic Interference):直

译是电磁干扰，是指它对外界发射的 电磁骚扰。这是合成词，我们应该分别考虑"电磁"和"干扰"。 所谓"干扰", 指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源这二层意思。第 一层意思如雷电使收音机产生杂音，摩托车在附近行驶后电视画面出现雪 花，拿起电话后听到无线电声音等 EMS(Electro Magnetic Susceptibility):直译是"电磁敏感度",其意是指由 于电磁能量造成性能下降的容易程度。为通俗易懂，我们将电子设备比喻 为人，将电磁能量比做感冒病毒，敏感度就是是否易患感冒。如果不易患 感冒，说明免疫力强，也就是英语单词Immunity,即抗电磁干扰性强。

介绍POWER INDUCTOR 的原理,类型,应用及开发前景

SLF Series

RLF Series

LTF Series

New Concept!! VLF Series

Ferrite Ring Core

Ferrite Disc Core

Ferrite DR Shaped Core Ferrite Divided "V" Shaped Core

Ferrite DR Shaped Core

Flat Wire (Flat-wise)

Ferrite octagon -shaped Core Metallic Terminal Metallic Terminal Resin Base Ferrite Pot Shaped Core Metallic Terminal Metallic Terminal Ferrite DR Shaped Core