【導讀】用于電子設備電源中的小型SMD線(xiàn)圈稱(chēng)為功率電感器。將銅線(xiàn)卷繞在鐵氧體鼓芯上的繞組型以及金屬一體成型型的金屬線(xiàn)圈是該產(chǎn)品主流。與積層型相比，其可使用較粗的銅線(xiàn)，因此可應對更大的電流。
降低功率電感器漏磁通的磁屏蔽特性
用于電子設備電源中的小型SMD線(xiàn)圈稱(chēng)為功率電感器。將銅線(xiàn)卷繞在鐵氧體鼓芯上的繞組型以及金屬一體成型型的金屬線(xiàn)圈是該產(chǎn)品主流。與積層型相比，其可使用較粗的銅線(xiàn)，因此可應對更大的電流。
在磁性體的磁環(huán)磁芯(圈狀磁芯)上進(jìn)行卷繞，并流過(guò)電流時(shí)，磁通將會(huì )在磁芯內部進(jìn)行回流。這種磁路稱(chēng)為閉合磁路。使用棒狀或鼓狀磁芯時(shí)，磁通將從磁芯內部流出至外部，成為漏磁通(leakage flux)，并再次回到磁芯中，形成一個(gè)環(huán)狀。這稱(chēng)為開(kāi)放磁路。
在電子設備中，電感器的漏磁通與其他線(xiàn)圈或配線(xiàn)圖案等發(fā)生磁耦合時(shí)，會(huì )導致電感發(fā)生變化，或形成噪音。尤其在流過(guò)大電流的功率電感器中，由于漏磁通更大，因此很多產(chǎn)品中均采用了各種磁屏蔽結構，以盡可能防止磁通泄漏至外部。
從磁屏蔽方面來(lái)看，功率電感器可分類(lèi)為以下幾種類(lèi)型。
表1 從磁屏蔽方面分類(lèi)的功率電感器類(lèi)型
| 無(wú)屏蔽型 | 僅僅在鼓芯上進(jìn)行卷繞，幾乎沒(méi)有磁屏蔽的類(lèi)型。 |
|---|---|
| 樹(shù)脂屏蔽（半屏蔽）型 | 通過(guò)混煉了鐵氧體或軟磁性金屬等磁性粉的樹(shù)脂，在所卷繞鼓芯周?chē)M(jìn)行成型的類(lèi)型。雖然磁屏蔽效果有限，但擁有能夠降低成本的優(yōu)點(diǎn)。 |
| 全屏蔽型 | 通過(guò)將鐵氧體屏蔽磁芯覆蓋在鼓芯周?chē)?，形成接近閉合磁路結構的類(lèi)型。但磁屏蔽并不完美，屏蔽磁芯與鼓芯結合部的氣隙以及端子部會(huì )發(fā)生漏磁通。屏蔽磁芯擁有環(huán)型、L型等各個(gè)形狀，除了漏磁通強度及分布之外，成本也會(huì )因結構而有所不同。 |
| 金屬一體成型型 | 其并非使用了鼓芯的繞組型，而是制作空心線(xiàn)圈，并將其埋設在與粘合劑（耦合材料）混合的軟磁性金屬粉中進(jìn)行一體成型的類(lèi)型。由于沒(méi)有氣隙，因此其減少漏磁通的效果優(yōu)于全屏蔽型。但其表面等會(huì )發(fā)生極少的漏磁通。 |
圖1 開(kāi)放磁路結構以及閉合磁路結構的功率電感器
通過(guò)近磁場(chǎng)分析將功率電感器的漏磁通表現為3D圖形
在同時(shí)考慮成本、性能以及尺寸等時(shí)，選擇哪種類(lèi)型的功率電感器成為困擾設計者們的問(wèn)題。TDK通過(guò)使用近磁場(chǎng)測量系統測量功率電感器的漏磁通，并將其可視化，幫助客戶(hù)選擇最為適合的功率電感器。
圖2所示為該系統的基本結構。
使用帶微小環(huán)狀天線(xiàn)的磁場(chǎng)探針，以半個(gè)功率電感器高度掃描貼裝在DC-DC轉換器評估板上的功率電感，測量功率電感器周邊磁場(chǎng)強度。得到的時(shí)間波形數據通過(guò)光譜分析儀轉換為光譜波形，并將其轉換為3D圖形顯示在屏幕上。
圖2 功率電感器周邊近磁場(chǎng)的測量及可視化系統的結構
漏磁通極少的金屬一體成型SPM系列
將TDK功率電感器的代表產(chǎn)品VLS-EX系列、CLF-NI系列、SPM系列的漏磁通可視化的3D圖形如圖3所示。
圖3 3款TDK功率電感器產(chǎn)品的近磁場(chǎng)3D圖形
VLS-EX系列為樹(shù)脂屏蔽(半屏蔽)，CLF-NI系列為全屏蔽，SPM系列為金屬一體成型的功率電感器。測量使用的尺寸基本相同。
水平磁場(chǎng)擁有方向性，環(huán)狀天線(xiàn)面與磁通垂直相交時(shí)，環(huán)狀天線(xiàn)的電動(dòng)勢為最大。因此，對于水平磁場(chǎng)，將探針旋轉至四個(gè)方向（每45°），測量最大電壓。
越接近紅色磁場(chǎng)強度越大，越接近藍色則越小。在水平方向以及垂直方向，CLF-NI產(chǎn)品比VLS-EX產(chǎn)品的磁場(chǎng)強度小，漏磁通更少，而SPM產(chǎn)品則比CLF-NI產(chǎn)品的磁場(chǎng)強度小，漏磁通更少。
功率電感器漏磁通對策重點(diǎn)
即使是閉合磁路結構的磁屏蔽型，也不可能不產(chǎn)生漏磁通。漏磁通取決于線(xiàn)圈的結構。同時(shí)，在縱向卷繞線(xiàn)圈中，由于極性也會(huì )有所影響，因此在于信號相互增強的方向以及相互減弱的方向中，漏磁通的影響也各不相同。無(wú)論是無(wú)屏蔽型、半屏蔽型還是全屏蔽型的功率電感器，都需要注意周?chē)盘柧€(xiàn)的配線(xiàn)。
若仔細設計之后仍然未能降低來(lái)自功率電感器漏磁通的影響時(shí)，請嘗試以下對策。
●嘗試改變線(xiàn)圈極性
●嘗試改變配線(xiàn)圖形
●嘗試更換為屏蔽效果更好的產(chǎn)品
●嘗試更換為更為小型的產(chǎn)品(可降低漏磁通的影響)
TDK的金屬一體成型型SPM系列功率電感器的漏磁通較少，適合必須配置在信號線(xiàn)附近，或因使用了樹(shù)脂外殼導致從箱體中發(fā)出噪音時(shí)使用。同時(shí)，與全屏蔽型相比，由于一體成型結構沒(méi)有磁芯組合，因此還可有效降低拍音。
使用了鐵氧體磁芯的功率電感器的特點(diǎn)在于，電感的種類(lèi)更多，可應對較高的電感值。其量產(chǎn)性?xún)?yōu)異，多用于各類(lèi)設備中。
各類(lèi)型功率電感器擁有各自的特長(cháng)與優(yōu)點(diǎn)。請區分使用，使其各得其所，從而為產(chǎn)品制造提供支持。
（來(lái)源：TDK Product Center）
免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問(wèn)題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
如何優(yōu)化樓宇和家居自動(dòng)化設計以提高能效？
集數字射頻和ML于一身的UWB有多出眾
車(chē)載毫米波雷達對高質(zhì)量集成電路的要求
調頻信號是如何產(chǎn)生的？解調有哪幾種？
守護屏幕零部件 點(diǎn)亮智慧生活——德莎單面膠帶解決方案
