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功率电感,贴片电感

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贴片电感的结构研究

时间:2019-09-20 08:47来源:驰兴科技 作者:admin

磁性功率电感的小型化是减小开关电源体积的关键。因此,贴片电感的研发解决了这一难题。与开关电源要求器件小型化同时出现的问题是开关电源工作在高频频段,这就意味着与普通的元器件结构比较,小型磁心或平面磁心元器件结构中,导体与磁性材料的接触更为紧密,为此,器件中导体上的电流分布受磁性材料特性的影响则更强,因此将引起异常的铜损或者大的阻抗值。贴片电感,其结构是一对磁性材料基片(用作磁心,由传统电感器磁心的几何结构发展而来)和一个纯平面线圈。该线圈的导线没有重叠情况,是用光刻技术制造的盘绕线圈。一般螺旋线圈产生的是单一偶极磁场,而本文研究中采用的平面线圈则可以产生合适的定位磁场。同时,这些磁场仅分布于线圈平面的周围,电磁场被控制在夹层结构的铁氧体磁性材料中,因此在电感器处于工作状态时,其电磁场不会对电子设备中的其它低能级元器件造成电磁干扰(EMI)。

在研究中,首先对嵌有一对磁性材料基片的单匝矩形导体中电流分布的状况进行数值分析,以此作为了解这种导体交流电阻的基础。第二步,计算电感器的电感值和交流电阻值。这种电感器的结构是,盘状线圈嵌入到一对磁片之中的一个磁基片上,再以另一个磁基片将线圈覆盖住,并在两个基片间留出一定的气隙。实验研究可知,磁基片间的气隙大小可对电感器的铜损和铁损进行折衷以及对电感值进行控制。第三步,讨论用NiZn铁氧体作磁基片和一个嵌入式盘绕线圈制成的电感器的特性。最后,研究一种称谓“网孔”式的线圈,可能减少磁心中涡流损耗的情况。

研制这种贴片电感中,采用了有限元差分法(FDM)分析这种贴片电感的特性,并使用高电阻率的镍锌铁氧体材料为基片和音叉形盘绕线圈制成了这种结构的电感器。试验结果揭示,上下两基片间气隙的尺寸是一个重要的设计参数,它可以在一定范围内调节高频工作的贴片电感的铜损与铁损。

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