漏磁通的功率電感器選型指南
發布時間:2020-06-02 責任編輯:lina
【導讀】用於電子設備電源中的小型SMD線圈稱為功率電感器。將(jiang)銅(tong)線(xian)卷(juan)繞(rao)在(zai)鐵(tie)氧(yang)體(ti)鼓(gu)芯(xin)上(shang)的(de)繞(rao)組(zu)型(xing)以(yi)及(ji)金(jin)屬(shu)一(yi)體(ti)成(cheng)型(xing)型(xing)的(de)金(jin)屬(shu)線(xian)圈(quan)是(shi)該(gai)產(chan)品(pin)主(zhu)流(liu)。與(yu)積(ji)層(ceng)型(xing)相(xiang)比(bi),其(qi)可(ke)使(shi)用(yong)較(jiao)粗(cu)的(de)銅(tong)線(xian),因(yin)此(ci)可(ke)應(ying)對(dui)更(geng)大(da)的(de)電(dian)流(liu)。
降低功率電感器漏磁通的磁屏蔽特性
用於電子設備電源中的小型SMD線xian圈quan稱cheng為wei功gong率lv電dian感gan器qi。將jiang銅tong線xian卷juan繞rao在zai鐵tie氧yang體ti鼓gu芯xin上shang的de繞rao組zu型xing以yi及ji金jin屬shu一yi體ti成cheng型xing型xing的de金jin屬shu線xian圈quan是shi該gai產chan品pin主zhu流liu。與yu積ji層ceng型xing相xiang比bi,其qi可ke使shi用yong較jiao粗cu的de銅tong線xian,因yin此ci可ke應ying對dui更geng大da的de電dian流liu。
在磁性體的磁環磁芯(圈狀磁芯)上(shang)進(jin)行(xing)卷(juan)繞(rao),並(bing)流(liu)過(guo)電(dian)流(liu)時(shi),磁(ci)通(tong)將(jiang)會(hui)在(zai)磁(ci)芯(xin)內(nei)部(bu)進(jin)行(xing)回(hui)流(liu)。這(zhe)種(zhong)磁(ci)路(lu)稱(cheng)為(wei)閉(bi)合(he)磁(ci)路(lu)。使(shi)用(yong)棒(bang)狀(zhuang)或(huo)鼓(gu)狀(zhuang)磁(ci)芯(xin)時(shi),磁(ci)通(tong)將(jiang)從(cong)磁(ci)芯(xin)內(nei)部(bu)流(liu)出(chu)至(zhi)外(wai)部(bu),成(cheng)為(wei)漏(lou)磁(ci)通(tong)(leakage flux),並再次回到磁芯中,形成一個環狀。這稱為開放磁路。
在(zai)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)中(zhong),電(dian)感(gan)器(qi)的(de)漏(lou)磁(ci)通(tong)與(yu)其(qi)他(ta)線(xian)圈(quan)或(huo)配(pei)線(xian)圖(tu)案(an)等(deng)發(fa)生(sheng)磁(ci)耦(ou)合(he)時(shi),會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)感(gan)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),或(huo)形(xing)成(cheng)噪(zao)音(yin)。尤(you)其(qi)在(zai)流(liu)過(guo)大(da)電(dian)流(liu)的(de)功(gong)率(lv)電(dian)感(gan)器(qi)中(zhong),由(you)於(yu)漏(lou)磁(ci)通(tong)更(geng)大(da),因(yin)此(ci)很(hen)多(duo)產(chan)品(pin)中(zhong)均(jun)采(cai)用(yong)了(le)各(ge)種(zhong)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)結(jie)構(gou),以(yi)盡(jin)可(ke)能(neng)防(fang)止(zhi)磁(ci)通(tong)泄(xie)漏(lou)至(zhi)外(wai)部(bu)。
從磁屏蔽方麵來看,功率電感器可分類為以下幾種類型。
表1 從磁屏蔽方麵分類的功率電感器類型
| 無屏蔽型 | 僅僅在鼓芯上進行卷繞,幾乎沒有磁屏蔽的類型。 |
|---|---|
| 樹脂屏蔽(半屏蔽)型 | tongguohunlianletieyangtihuoruancixingjinshudengcixingfendeshuzhi,zaisuojuanraoguxinzhouweijinxingchengxingdeleixing。suirancipingbixiaoguoyouxian,danyongyounenggoujiangdichengbendeyoudian。 |
| 全屏蔽型 | tongguojiangtieyangtipingbicixinfugaizaiguxinzhouwei,xingchengjiejinbihecilujiegoudeleixing。dancipingbibingbuwanmei,pingbicixinyuguxinjiehebudeqixiyijiduanzibuhuifashengloucitong。pingbicixinyongyouhuanxing、L型等各個形狀,除了漏磁通強度及分布之外,成本也會因結構而有所不同。 |
| 金屬一體成型型 | 其並非使用了鼓芯的繞組型,而是製作空心線圈,並將其埋設在與粘合劑(耦合材料)混hun合he的de軟ruan磁ci性xing金jin屬shu粉fen中zhong進jin行xing一yi體ti成cheng型xing的de類lei型xing。由you於yu沒mei有you氣qi隙xi,因yin此ci其qi減jian少shao漏lou磁ci通tong的de效xiao果guo優you於yu全quan屏ping蔽bi型xing。但dan其qi表biao麵mian等deng會hui發fa生sheng極ji少shao的de漏lou磁ci通tong。 |

圖1 開放磁路結構以及閉合磁路結構的功率電感器
通過近磁場分析將功率電感器的漏磁通表現為3D圖形
在同時考慮成本、性能以及尺寸等時,選擇哪種類型的功率電感器成為困擾設計者們的問題。TDK通過使用近磁場測量係統測量功率電感器的漏磁通,並將其可視化,幫助客戶選擇最為適合的功率電感器。
圖2所示為該係統的基本結構。
使用帶微小環狀天線的磁場探針,以半個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強度。得到的時間波形數據通過光譜分析儀轉換為光譜波形,並將其轉換為3D圖形顯示在屏幕上。

圖2 功率電感器周邊近磁場的測量及可視化係統的結構
漏磁通極少的金屬一體成型SPM係列
將TDK功率電感器的代表產品VLS-EX係列、CLF-NI係列、SPM係列的漏磁通可視化的3D圖形如圖3所示。

圖3 3款TDK功率電感器產品的近磁場3D圖形
VLS-EX係列為樹脂屏蔽(半屏蔽),CLF-NI係列為全屏蔽,SPM係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。
水平磁場擁有方向性,環狀天線麵與磁通垂直相交時,環狀天線的電動勢為最大。因此,對於水平磁場,將探針旋轉至四個方向(每45°),測量最大電壓。
越接近紅色磁場強度越大,越接近藍色則越小。在水平方向以及垂直方向,CLF-NI產品比VLS-EX產品的磁場強度小,漏磁通更少,而SPM產品則比CLF-NI產品的磁場強度小,漏磁通更少。
功率電感器漏磁通對策重點
即(ji)使(shi)是(shi)閉(bi)合(he)磁(ci)路(lu)結(jie)構(gou)的(de)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)型(xing),也(ye)不(bu)可(ke)能(neng)不(bu)產(chan)生(sheng)漏(lou)磁(ci)通(tong)。漏(lou)磁(ci)通(tong)取(qu)決(jue)於(yu)線(xian)圈(quan)的(de)結(jie)構(gou)。同(tong)時(shi),在(zai)縱(zong)向(xiang)卷(juan)繞(rao)線(xian)圈(quan)中(zhong),由(you)於(yu)極(ji)性(xing)也(ye)會(hui)有(you)所(suo)影(ying)響(xiang),因(yin)此(ci)在(zai)於(yu)信(xin)號(hao)相(xiang)互(hu)增(zeng)強(qiang)的(de)方(fang)向(xiang)以(yi)及(ji)相(xiang)互(hu)減(jian)弱(ruo)的(de)方(fang)向(xiang)中(zhong),漏(lou)磁(ci)通(tong)的(de)影(ying)響(xiang)也(ye)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong)。無(wu)論(lun)是(shi)無(wu)屏(ping)蔽(bi)型(xing)、半屏蔽型還是全屏蔽型的功率電感器,都需要注意周圍信號線的配線。
若仔細設計之後仍然未能降低來自功率電感器漏磁通的影響時,請嚐試以下對策。
●嚐試改變線圈極性
●嚐試改變配線圖形
●嚐試更換為屏蔽效果更好的產品
●嚐試更換為更為小型的產品(可降低漏磁通的影響)
TDK的金屬一體成型型SPMxiliegonglvdianganqideloucitongjiaoshao,shihebixupeizhizaixinhaoxianfujin,huoyinshiyongleshuzhiwaikedaozhicongxiangtizhongfachuzaoyinshishiyong。tongshi,yuquanpingbixingxiangbi,youyuyitichengxingjiegoumeiyoucixinzuhe,yincihaikeyouxiaojiangdipaiyin。
使用了鐵氧體磁芯的功率電感器的特點在於,電感的種類更多,可應對較高的電感值。其量產性優異,多用於各類設備中。
各類型功率電感器擁有各自的特長與優點。請區分使用,使其各得其所,從而為產品製造提供支持。
(來源:TDK Product Center)
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