小型電源電感、功率電感的技術動向
發布時間:2009-01-08 來源:太陽誘電
中心議題:
- 小型電源電感功率電感需求不斷增加
- 電源回路對小型電源電感功率電感要求是高效率,小型化
- TAIYO YUDEN 的小型電源電感功率電感
解決方案:
- 通過提高電源式DCDC轉換器的開關頻率來降低感值,減小電感體積
- 充分發揮小型設備的最高性能,設計出最適化的電感將是非常重要的前提
- NR 係列采用了混入鐵氧體粉末樹脂的成型技術,隻使用了鼓型磁芯形成了無袖構造產品
- BR 係列小型繞線扼流線圈是為實現可對應大電流的DC-DC 轉換器的小型化而設計的
- CKP2520係列是在薄膜上印刷內部電極,通過通孔實現層間的連接,使內部電極在螺旋上形成的
需求不斷增加的小型電源電感功率電感
作為大量使用小型電源電感功率電感的設備,手機,HDD,DSC,DVC, 便攜式音響設備,筆記本電腦用ODD 等(deng)小(xiao)型(xing)設(she)備(bei)為(wei)我(wo)們(men)所(suo)熟(shu)知(zhi)。這(zhe)樣(yang)的(de)小(xiao)型(xing)設(she)備(bei)在(zai)保(bao)持(chi)小(xiao)體(ti)積(ji),輕(qing)量(liang)的(de)同(tong)時(shi),也(ye)往(wang)往(wang)被(bei)要(yao)求(qiu)可(ke)實(shi)現(xian)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)運(yun)行(xing)。由(you)於(yu)所(suo)使(shi)用(yong)功(gong)能(neng)各(ge)異(yi)的(de)電(dian)路(lu)模(mo)塊(kuai)數(shu)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia),多(duo)個(ge)高(gao)效(xiao)率(lv)開(kai)關(guan)DC-DC 轉(zhuan)換(huan)器(qi)被(bei)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)在(zai)上(shang)述(shu)的(de)小(xiao)型(xing)設(she)備(bei)中(zhong),高(gao)性(xing)能(neng)的(de)電(dian)感(gan)器(qi)被(bei)要(yao)求(qiu)更(geng)多(duo)的(de)使(shi)用(yong)。另(ling)外(wai),設(she)備(bei)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)也(ye)要(yao)求(qiu)使(shi)用(yong)進(jin)一(yi)步(bu)實(shi)現(xian)了(le)小(xiao)型(xing)化(hua),薄(bo)型(xing)化(hua)的(de)元(yuan)件(jian)。TAIYO YUDEN 根(gen)據(ju)市(shi)場(chang)的(de)需(xu)求(qiu)在(zai)小(xiao)型(xing)電(dian)感(gan)的(de)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)上(shang)投(tou)入(ru)了(le)更(geng)多(duo)的(de)力(li)量(liang)。這(zhe)次(ci)我(wo)們(men)將(jiang)向(xiang)您(nin)介(jie)紹(shao)其(qi)繞(rao)線(xian)方(fang)式(shi)和(he)多(duo)層(ceng)方(fang)式(shi)這(zhe)兩(liang)種(zhong)在(zai)結(jie)構(gou)上(shang)各(ge)有(you)所(suo)長(chang)電(dian)感(gan)類(lei)製(zhi)品(pin)。
電源回路和小型電源電感功率電感
用yong於yu手shou機ji為wei代dai表biao的de小xiao型xing設she備bei的de電dian源yuan配pei件jian的de傾qing向xiang是shi實shi現xian高gao效xiao率lv,小xiao型xing化hua的de產chan品pin。為wei了le實shi現xian電dian源yuan環huan節jie的de小xiao型xing化hua,電dian感gan的de形xing狀zhuang變bian小xiao,或huo者zhe是shi使shi用yong元yuan件jian數shu的de減jian少shao是shi必bi不bu可ke少shao的de。我wo們men相xiang信xin這zhe樣yang的de想xiang法fa是shi始shi終zhong貫guan穿chuan在zai各ge位wei設she計ji人ren員yuan每mei天tian的de設she計ji工gong作zuo之zhi中zhong的de。麵mian對dui這zhe樣yang的de問wen題ti,解jie決jue的de方fang法fa之zhi一yi就jiu是shi提ti高gao電dian源yuan式shiDC-DC 轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)。通(tong)過(guo)這(zhe)樣(yang)的(de)方(fang)式(shi),降(jiang)低(di)電(dian)感(gan)值(zhi),使(shi)電(dian)感(gan)體(ti)積(ji)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)得(de)以(yi)實(shi)現(xian),更(geng)保(bao)證(zheng)了(le)電(dian)容(rong)的(de)容(rong)量(liang)不(bu)變(bian)。同(tong)時(shi),負(fu)荷(he)急(ji)變(bian)引(yin)起(qi)的(de)過(guo)濾(lv)對(dui)應(ying)特(te)性(xing)也(ye)得(de)以(yi)提(ti)升(sheng)。

圖1.開關頻率與使用電感的時序圖
數年前,開關頻率為500KHz,電感值為4.7μH 到10μH 的取值範圍。最近由於采用了提高開關頻率的電路設計,頻率由1MHz 提升到了3MHz,與此相對電感值也降低到了2.2μH。
提(ti)升(sheng)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)雖(sui)然(ran)有(you)著(zhe)上(shang)述(shu)的(de)益(yi)處(chu),可(ke)是(shi)也(ye)有(you)一(yi)個(ge)明(ming)顯(xian)的(de)缺(que)點(dian)。那(na)就(jiu)是(shi)提(ti)升(sheng)了(le)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv),使(shi)得(de)開(kai)關(guan)振(zhen)子(zi)的(de)損(sun)失(shi)增(zeng)加(jia),降(jiang)低(di)了(le)效(xiao)率(lv)。所(suo)以(yi),隻(zhi)是(shi)單(dan)純(chun)的(de)提(ti)升(sheng)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)是(shi)不(bu)可(ke)行(xing)的(de)。因(yin)為(wei)這(zhe)將(jiang)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)設(she)備(bei)以(yi)及(ji)電(dian)路(lu)的(de)發(fa)展(zhan)狀(zhuang)況(kuang)。

圖2
圖2,是匹配了額定電流1A 級電感的圖表。縱軸是電感的厚度,橫軸的底部是DC-DC 轉換器的開關頻率,上部是電感值。
在一定條件下,決定的與降壓型DC-DC轉換器開關頻率相對應的電感值。開關頻率為300kHz 的情況下,需要的是角形4mm,厚度1.8mm 或是角形6mm,厚度為1.2mm的電感。開關頻率提升為1.5MHz 時,角形3mm 厚度為1mm 電感的使用成為可能,電感的小型化也就得以實現。
今後,伴隨著開關頻率的進一步提升,電感值的減小,電感產品小型化的進一步實現也將成為可能。
另外,考慮到厚度,例如手機中可使用電感厚度為2mm,而現在這個厚度已經變成了1mm,將jiang來lai支zhi持chi小xiao型xing設she備bei的de電dian感gan也ye將jiang被bei要yao求qiu實shi現xian進jin一yi步bu產chan品pin小xiao型xing化hua。但dan是shi,犧xi牲sheng產chan品pin性xing能neng為wei前qian提ti的de產chan品pin薄bo型xing化hua,小xiao型xing化hua是shi沒mei有you意yi義yi的de。我wo們men認ren為wei為wei了le充chong分fen發fa揮hui小xiao型xing設she備bei的de最zui高gao性xing能neng,設she計ji出chu最zui適shi化hua的de電dian感gan將jiang是shi非fei常chang重zhong要yao的de前qian提ti。
TAIYO YUDEN 的小型電源電感功率電感
1.NR 係列(繞線電感)
NR 係列電感是TAIYO YUDEN 小型電感的主力產品。

圖3
NR 係列產品是指采用了混入鐵氧體粉末樹脂的成型技術,隻使用了鼓型磁芯形成的無袖構造電感產品。(圖3),youyucaiyonglezheyangdegouzao,guzhuangcixinyuxiuzhuangcixinzhijiandekongqifabuhuizaichansheng,woxuandianliudedaoleyizhi,congershijiaoliudikangbeikongzhizaileyigejiaoxiaodefanweinei。tongshiyouyushishiyongshuzhilaigudingzhegejiegou,xiaoxingshebeisuoxudejiaoqiangkangchongjixingyededaolehendadeqianghua。lingwai,tongguocaiyongchaobosheji,shixianlechanpinchicunweijiaoxing3mm(3mm×3mm)、高度1.0mm、1.2mm、1.5mm;角形4mm(4mm×4mm),高度為1.8mm、1.2mm、1.0mm(數值均為Max 值)的產品構成。
2. BR 係列(繞線電感)
與[NR 係列]相同,徹底排除結構上的無用空間,進行最適化產品設計是研究方針。BR2518 係列與TAIYO YUDEN 的傳統產品相比較,在保持了高額定電流,低Rdc 的產品特性的同時,實現了產品麵積縮小50% 的產品小型化以及交流抵抗的大幅度低減。為了滿足不斷增強的高性能便攜式設備的小型化需求,BR 係列在研發製造之中綜合應用了小型繞線貼片電感的設計開發技術、製造技術等技術。在保持了低交流抵抗特點的同時,在2012 尺寸,1608 尺寸上實現了850mA(都是1.0μH)的直流重疊特性,小型繞線扼流線圈是為實現可對應大電流的DC-DC 轉換器的小型化而設計的。


圖4 圖5 圖6
3. CKP2520 係列(多層電感)
CKP2520(2.5mm×2.0mm×1.0mm)係列多層電感是在薄膜上印刷內部電極,通過通孔實現層間的連接,使內部電極在螺旋上形成的產品構造。(圖4)
多層電源電感功率電感CKP2520 係列產品與現有產品相比較,作為電感的基本性能得到了改善,作為多層型電源電感功率電感有著較高的水平。低Rdc, 小型化,薄型化等特征也得以實現。有關該產品的詳細技術資料,請參考產品構成圖表。(圖5,6)
小結
diangandegouzaobenshenfeichangjiandan。danshi,baochixiaotijidetongshimanzuchanpindetexingdechanpinyanfagongzuoyouzhexuduodezhangai。jinhouwomenyejianghuijixujinxingjishuketideshenruyanjiu,weiduiyingdianyuandexiaoxinghuayijigaoxiaolvhuadeshichangyaoqiubuduantuichushunyingshichangyaoqiudexinchanpin。
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