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最適合開關電源的電容與電感

電感及 整體總結

電感篇 -其5-

Keyword
  • 參數的含義
  • 等價電路
  • 寄生成分
  • 線圈閉磁式
  • 無套筒結構
  • 積層晶片型
  • 直流重疊額定電流
  • 溫度上升額定電流
  • 金屬電感
  • 低電壓大電流
  • 小型化
  • 用途區分

-已經就“最適合開關電源的電容與電感”這一主題,先對電容、接著對電感相對知識進行了講解。到此已經接近尾聲了,本文將對電感篇做一下整體總結。

電容篇

電感篇

-我想先作一下電感的總結。關於電感,共介紹了4個主題。我們逐個再重溫一下關鍵要點。

“其1:讀懂電感的規格與等價電路”中,為了更好地瞭解電感的規格和規格值,還介紹了規格表中沒有記載的“內涵”。例如,瞭解“直流重疊額定電流”這個參數的含義是很基本的,但即使規格專案的名稱相同,規定條件卻因產品和製造商不同而不盡相同,在選擇電感時的比較探討過程中需要注意。

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還有重要的一點,除了瞭解規格,還提到要想瞭解電感的基本特性,還需要知道等價電路和電感的寄生成分。這些也與規格專案關係密切。

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-在“其2:各種功率電感的特點”中,介紹了開關電源所用電感的種類和特點。

近年來,開關電源電路使用的主要是線圈閉磁式和積層晶片型電感。線圈閉磁式電感有鼓套結構和無套筒結構兩種,無套筒結構電感因其具備小型化和飽和特性平穩的優勢而使用率較高。積層晶片型過去未被用於開關電源中,但因其飽和特性和電感值增加也不過是幾µF左右的優勢,近年來逐漸被用在使用百萬頻段的振盪頻率的開關電源。其尺寸可比線圈型小,因而適用於行動裝置的電源。

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作為確認事項提到過無套筒型因其結構而具有機械強度方面的課題。本公司透過將傳統的樹脂變更為硬度更高的樹脂,採取了提高強度的對策,但目前的現狀是不同的製造商採取的對策也不盡相同,因此獲取相對應力和溫度的壓力試驗資料等進行確認是非常重要的。

-在“其3:電源電路的探討事項”中,介紹了電感的特性對開關電源電路產生怎樣的影響。

這裡介紹了重要探討項目直流重疊額定電流和溫度上升額定電流與降壓轉換器輸出電流之間的關係。另外還介紹了電感損耗的一些思路。介紹的內容較多,關鍵要點也很多,總結一下有如下五點:

  • 如果超出直流重疊額定電流的最大值,電感飽和,電感的峰值電流變得異常大,可能導 致效率下降或異常工作,甚至致使電源IC被破壞。
  • 當流過比溫度上升額定電流大的電流時,發熱量增加,可能不僅使電感的可靠性下降,還使週邊元件的可靠性下降,如果發熱超出額定標準,還有燒損的可能性。
  • 電感的功耗為DC功耗+AC功耗,負載輕時AC損耗是主要損耗,負載重時DC損耗是主要損耗。
  • 請注意,像智慧行動電話一樣待機狀態較長的裝置處於AC損耗占主導的狀態,Rac大時電池的消耗可能加速。*
  • 規格值表中多未記述Rac,因此需要Rac資訊時,請與製造商洽詢。

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-最後談到的是金屬電感最近備受矚目的話題。

在“其4:電源的發展歷程與金屬電感”中,介紹了針對近年來的一大趨勢–IC電源電壓的“低電壓大電流化”,金屬電感大有用武之地。金屬電感之所以適用於低電壓大電流化和小型化的要求,

  • 是因為供給大電流需要電感值小。
  • 因此提高開關電源的開關速度。
  • 電感值越小電感的尺寸也越小。
  • 金屬電感的直流重疊額定電流高,飽和也非常平穩,如果直流重疊額定電流相同,則尺寸可比鐵氧體的小。
  • 金屬電感的金屬材料磁導率低,電感值達不到很大,實際使用中可實現4.7µF左右。

在這樣的背景下,我們根據市場需求提升了產品性能。

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使用金屬電感時有些應該確認的事項。金屬電感非常小巧且飽和特性也非常優異,但存在高溫下絕緣劣化的課題。一般的金屬電感被稱為“金屬複合型電感”,透過有機樹脂形成鐵粉間的絕緣。這種樹脂受高溫影響而劣化,產生絕緣劣化,可能會陷入Q大幅下降,電源的效率大幅下降,發熱量進一步增加的惡性循環。

太陽誘電透過研發金屬粉體各自具有絕緣氧化膜的獨有材料,成功攻克了這個絕緣課題,同時提供比金屬複合電感的磁導率高=電感值高的“MCOIL™”系列產品。

最後是金屬電感和鐵氧體電感的使用區分,如果電感值在5µF左右以內,則利用金屬電感優勢特性有利於實現尺寸的小型化。如果5µF以上的電感值,則選擇鐵氧體電感比較好。從這個意義上講,MCOIL產品系列的電感值目前到4.7µF。

-與電容相同,學到了很多無法透過資料和網站獲取的資訊和關鍵要領,讓人受益匪淺,使人親身感受到了電容和電感的深奧。請您做一下包括電容在內的整體概括。

您能這麼說,我也很高興。縱觀整體,作為工程師我想說的是,好好掌握技術規格書中的規格和規格值這是不言而喻的,好好理解其根本–相對於電壓/電流和溫度的基本特性、和使用等價電路介紹的寄生成分,並透過自己的眼睛親自去證實,可以對應設計時的調試和遇到的問題。太陽誘電提供各種技術支援,有問題時可隨時諮詢。

-好的,非常感謝您這麼長時間以來的支援!

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電感篇 -1-

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電感篇 -2-

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