-繼電感的基礎知識之后,請介紹一下被稱為“功率電感”的電感有幾種。
電感的種類、結構都非常多樣。其中,功率電感有卷線開磁路型、卷線閉磁路型、疊層型。它們的特征匯總如下表。“×”請理解為“說不上好”的程度。此外,優(yōu)劣是在這些類型中的相對比較示意圖。其中,開磁路型的DC損耗Rdc較大,最近不怎么用于電源應用,因此下面僅就閉磁路型與疊層型進行介紹。
介紹2種繞線閉磁路型電感。一種是“鼓套結構”,另一種是“非屏蔽結構”。我們用下圖來說明。
鼓套結構是在鐵芯上繞線,帶套管的類型,具有氣隙。鐵芯材料鐵氧體具有磁通飽和點。氣隙用來漏磁,提高飽和點,調(diào)整直流疊加特性。
非屏蔽結構是最近流行的結構,在鐵芯上繞線,將混有鐵氧體粉或鐵粉的樹脂涂覆在周圍用以制作閉磁路。但是,因同樣的原因而需要氣隙。在這種情況下,包圍磁性體的樹脂起到氣隙的作用。
-為什么非屏蔽結構會流行?
先放下“流行”這種表達不說,非屏蔽結構具有幾個優(yōu)點。如名稱所示不使用套管,因此只要鐵芯尺寸相同即可小型化。另外一個重要優(yōu)點是,飽和特性比鼓套型要緩和。我想大家都知道,鐵氧體的飽和特性比較急劇。一旦超過飽和點,電感值急劇下降,因此在電源設計時這也是電感相關的注意事項。鼓套結構設置的氣隙帶來的飽和點是一點,一旦超過這點,就變?yōu)橐蕾囪F氧體材料的飽和特性。也就是說,基本上是劇烈的。而非屏蔽結構,到混合于樹脂的磁性體(粉)的間隙多樣,因此飽和點混雜,使飽和較為緩和平穩(wěn)。上圖右側就是相關示意圖。這是受電源電路歡迎的特性。
-也就是說非屏蔽結構具有小型、飽和特性平穩(wěn)的優(yōu)勢。
的確如此,但也有弱點,或者說是應該注意的要點。簡單地說,沒有套管,僅通過磁性體樹脂涂覆卷線,因此可能受外部壓力或應力影響而開裂。針對這一點,我公司的產(chǎn)品采取對策,將以往的樹脂變更為硬度更高的樹脂,從而提高了強度。
此外,樹脂與鐵芯是不同材料的組合,線膨脹系數(shù)不同,因此可能發(fā)生開裂。針對這個問題,通過使樹脂的線膨脹系數(shù)盡量接近鐵氧體來解決。
事實上采取這些對策大幅提高了強度,但不同制造商的提高程度是有差異的。
-接下來請您介紹一下疊層型功率電感。
實際上,疊層結構的功率電感在過去被認為是不可能的產(chǎn)品。稍微流過一點電流就會瞬間飽和,還有發(fā)熱相關的課題。此外,獲得大電感值也曾經(jīng)是難題。
其發(fā)展過程是,為了改善疊加特性,通過采取控制磁感線的環(huán)繞方向,使磁感線不集中的結構,以及制作氣隙結構等來實現(xiàn)。此外,針對發(fā)熱,實施加厚內(nèi)部電極,降低電阻值等諸多改善,使疊層型電感可用于電源電路。
其特征是,與卷線結構相比可進一步小型化。電感值可達數(shù)μH左右,因此適用于兆赫茲頻段的振蕩頻率較高的開關電源。移動設備的電源等就是其應用案例之一。
審核編輯:湯梓紅
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