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电感,贴片电感

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贴片电感的发展

时间:2019-09-19 09:13来源:驰兴科技 作者:admin

自上世纪70年代适于表面安装技术(SMT)贴片电感器开发成功,80年代已进入商品生产,90年代又开发各种SMT变压器。与过去插件电感相比,贴片电感不但具有小型、轻量、薄型化,适于表面贴装等特点,而且具有高可靠性、高尺寸精度、产品重复生产性好,适于高速自动化组装和高密度组装等特点,因此,各种SMT电感已广泛应用到消费电子、信息技术、通信和工业电子等各个领域。近年来,为适应便携式电子产品迅猛发展,数字式回路高频化,以及因特网通路高速化,SMT电感不仅产量快速增长,品种不断多样化,而且技术方面不断有新的进展。贴片电感技术进展也推动了铁氧体材料的新发展。

贴片固定电感器首先在摄象机为代表的各种便携电子产品的信号回路中作用,现在已扩展到电源回路和特高频回路中使用。手机爆发性增长使贴片电感器年需要量增长率高达30%;在移动电话中使用个数,虽随IC进步有减少趋向,但随着双模、双频化及蓝牙技术的附加功能,个数又有增多因素。此外,在数码相机、MD、移动通信基站、无线LAN、光传输等通信设备、视象设备、微型组件中均有不断增多要求。贴片电感器按其结构型式主要有绕线型、积层型和薄膜型三种,分别有各种特点和用途。贴片电感器技术发展趋势是进一步小型化、高频化、高性能化、低损耗、大电流化等。

绕线型贴片电感器结构和制造工艺简单,当采用在高频铁氧体磁芯上直接绕线,则有较大电感值,并容易实现低直流电阻和大电流化,适合在电源回路和信号回路中使用。若采用以陶瓷为基体的绕线型电感器,也可用于GHz频带的高频回路。

积层型贴片电感器通常采用薄片毛坯、多层印刷技术制成,适于规模化大生产,在微小型化、尺寸精度、可靠性、高频化等方面处于优先地位,已成为携带电子产品应用的贴片电感器主流。

关于薄膜型贴片电感器,是在陶瓷基板上沉积铜导体制成。有很低的直流电阻,较大的高频Q值,电感值公差可偏小到±2%,且尺寸精度高,这类薄膜型贴片电感器,可在手机、无线电话中使用。

适于表面安装的功率电感器开发和大量生产,为传输较大功率的电源回路和DC-DC电源模块的小型化和薄型化提供了光明前景。采用高频铁氧体磁芯制成的功率电感器,是扼流圈式开关电源中重要电感,主要起储能和平滑滤波作用。由于DC-DC变换器的高开关频率,易产生很深的信号尖锋,以及引起传导噪声发射,功率电感器可通过大的直流电而阻碍交流或谐波电流通过,可满足EMC要求。目前大量生产的贴片功率电感器,主要有屏蔽型和非屏蔽型两种,采用工型或工、环型组合磁芯绕线制成。大电流的功率电感器采用平板状EI磁芯制成。

贴片功率电感器现在主要应用于笔记本电脑、数码相机、平板显示器、各种DC-DC电源模块、及无线PC网络、汽车电子等方面。其主要要求包括为低高度、小尺寸,适于表面组装,有低的直流电阻,可通过高的额定电流,高频低损耗等。近年来开发方向是进一步小型化、薄型化、低直流电阻和大电流化。

随着计算机、移动通信和视象设备向高频化、小型化和数字化等方向发展,抗噪声电感的需要量激增,品种也不断增多。常用的穿芯磁珠电感器、抗噪声共模滤波电感器,近年来也不断向小型化、贴片化、高频化、高性能、复合化等方向发展。

另外,具备高Q或低Q特性的贴片磁珠,可适合各种信号回路使用。对数字信号回路,重视波形失真,要选择低Q型产品;对模拟式高频回路抑制噪声,适合用高Q型磁珠。低Q型磁珠是利用阻抗中X成分来抑制噪声,阻抗不能太大,否则会引起信号波形畸变;高Q型磁珠则有尖锐的吸收特性,对信号频带衰减低,对高频噪声阻抗大,抑制效果好。有人认为,高损耗的贴片磁珠,R-X交叉点的频率越低,就不会产生传输信号的过冲、振铃等,能不失真的再现数字信号。由于磁珠的阻抗特性依赖于铁氧体材料的磁特性,因此要开发新的铁氧体材料,并配之低电阻的电极材料。

适合电源线上使用的贴片磁珠,应具有低的直流电阻,能承受大的电流。积层型的贴片磁珠,目前,生产的最大额定电流达5A。为抑制电源线或信号线上的传导噪声,过去采用插针式的共模或差模噪声滤波器,目前也向表面贴装的贴片化方向发展。这类滤波器多数采用绕线型铁氧体磁芯电感器,但尺寸已大大减小,适于高密度组装。

在信号线上使用的贴片抗噪声滤波器,额定电流较小,尺寸可做得更小一些。随着个人计算机和周边设备、数字家电等网络化,预料会增加很多高速差动传输信号接口。这些线上抗噪声干扰是更为重要的,该小尺寸的抗噪声滤波器也可在移动手机中使用。

平面变压器是上世纪90年代才开发成功的新型表面贴装元件,与传统变压器相比,不但具有轻、薄、小型化,适于高密度贴装等优点,而且具有能量密度高、效率高、工作频率高、低漏感、低电磁干扰、重复生产性好等优点。早先主要应用于DC-DC变换器电源,电信领域,近年来已用于汽车电子、平面显示器、宽带数字信号传输等各种新领域。平面变压器通常采用低矮形铁氧体磁芯,配以特殊的绕组结构制成。采用多层技术的微型变压器已经问世,而薄膜变压器也正在开发之中。

适于开关式电源使用的平面型功率变压器,目前已进入商品生产。应用于电信、数据通信、汽车电子、工业控制等DC-DC电源模块中。主要发展方向是进一步薄型化,提高功率密度和转换效率。高开关频率下降低损耗和提高可靠性等。

随着计算机普及和因特网飞跃发展,采用双线电话线作为宽带传输线路,可同时传输语音、图象、文件和数据。这里铁氧体电感是必不可少的。宽带变压器首先在综合业务数字网络(ISDN)中作各种接口变压器使用(如So、Uko、Upo/UpN变压器等),主要起阻抗匹配、隔离等作用。

贴片变压器另一项宽带应用是射频变压器(RF变压器),该变压器在多媒体接头板上或机顶盒中作阻抗匹配变压器、或分离器、耦合器使用。这里通过TV电缆线,不仅能进行单纯电视或无线电接收,而且能转发数据信号,实现高速因特网通路,其传输速度高于ISDN和XDSL;其视象传输尚可进行消费购物的互动服务。RF变压器通常采用小尺寸的双孔铁氧体磁芯绕线制成。双孔磁芯相当于两个环形磁芯,可同时实现两个电感。要选择合适的铁氧体材料,有的应用要求高磁导率,另一些应用要求高的直流偏磁能力,其工作频率可超越到铁氧体材料截止频率以上。

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