手持設(shè)備中超小型元器件的發(fā)展趨勢(shì)

　如今，手機(jī)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧Ｈ虻氖謾C(jī)市場(chǎng)正呈現(xiàn)出兩極化的發(fā)展趨勢(shì)：高端、多功能手機(jī)和低價(jià)格、單一功能手機(jī)。在歐美市場(chǎng)，消費(fèi)者通常希望擁有帶有收發(fā)電子郵件、GPS、照相、電視、互聯(lián)網(wǎng)、游戲、音樂(lè)、視頻下載等多種功能的高端手機(jī)。而像南亞、印度和巴西的消費(fèi)者，多半希望價(jià)格便宜的標(biāo)準(zhǔn)功能手機(jī)。電容、電感等元器件以及模塊化手機(jī)解決方案則需要從這兩個(gè)市場(chǎng)需求出發(fā)，以便滿(mǎn)足不同消費(fèi)者的需求。

　　射頻電路的要求

　　在手機(jī)中，射頻模塊控制著核心的通信功能，隨著手機(jī)的功能越來(lái)越多，這個(gè)射頻模塊的體積也越來(lái)越小，以便留出空間放置其他元器件，例如，供電需要的基帶電路等。

　　這樣一來(lái)，射頻電路就要求使用更小的組件，電路模塊化，模塊小型化，以便盡可能滿(mǎn)足空間受限的需求。所以，射頻電路中使用的元器件必須在保持高頻功能的同時(shí)盡可能縮減體積。

　　高端手機(jī)除了采用常規(guī)高頻電路以外，現(xiàn)在一般都會(huì)帶有藍(lán)牙、GPS、電視調(diào)諧等其他功能。伴隨著天線(xiàn)及相應(yīng)應(yīng)用的增多，在這些高端手機(jī)中高Q值電感的使用也在增多。

　　設(shè)計(jì)者使用具有高Q值的多層片式電感用于阻抗匹配或其他系統(tǒng)中。這種多層片式電感在設(shè)計(jì)射頻模塊、未來(lái)功能升級(jí)及縮小手機(jī)體積方面具有至關(guān)重要的作用。

　　更小的功率電感

　　在一些流行的消費(fèi)電子中，常常可以看到小型功率電感，例如,手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、便攜音頻播放器、筆記本電腦用的ODD等。在這些體積受限的設(shè)備中，重量和持續(xù)工作時(shí)間是需要考慮的兩個(gè)關(guān)鍵因素。

　　每一次產(chǎn)品的升級(jí)換代都會(huì)帶來(lái)更多的功能，這將增加使用電路模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換器、高性能電感的數(shù)量。但是，電子產(chǎn)品本身的體積卻越來(lái)越小，因此，采用更小體積的元器件勢(shì)在必行。在手機(jī)中，一個(gè)四或五通道轉(zhuǎn)換器不是采用線(xiàn)繞電感就是采用多層電感，他們體積小而且具有高頻特性。

　　微型功率電感

　　就像手機(jī)一樣，現(xiàn)在，手持設(shè)備中電源的發(fā)展趨勢(shì)是體積越來(lái)越小，效率越來(lái)越高。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須降低電感的體積、減少元器件數(shù)量。一種解決方案是提高開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率。這將降低電感值，減小電感體積，增加負(fù)載變化帶來(lái)的瞬時(shí)響應(yīng)。

　　過(guò)去， 500kHz開(kāi)關(guān)頻率，需要的電感的范圍是4.7～10μH。但是現(xiàn)在，開(kāi)關(guān)頻率已經(jīng)提高到1～6MHz，電感值降到1μH，如圖1所示。

　　提高開(kāi)關(guān)頻率有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。隨著開(kāi)關(guān)頻率提高，開(kāi)關(guān)器件損耗也在增加，效率降低。所以，不能不考慮電路及其他器件的發(fā)展而一味地提升開(kāi)關(guān)頻率。

　　當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率為300kHz時(shí)，需要的電感的尺寸大小為4.0mm×4.0mm×1.8mm；當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率提高到1.5MHz時(shí),則需要更小的電感，尺寸為 3.0mm×3.0mm×1.0mm,以便滿(mǎn)足小型體積的設(shè)計(jì)。開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)一步提高，電感值也會(huì)相應(yīng)地降低，從而允許采用體積更小的電感。

　　電感的厚度也在不斷變薄。就在幾年前，大多數(shù)手機(jī)電感的厚度是2.0mm，而現(xiàn)在，電感厚度已經(jīng)降到1.0mm。即便這樣，由于尺寸原因、設(shè)計(jì)因素以及性能上的考慮，設(shè)計(jì)者仍然需要更薄、更高效率的電感。

　　體積優(yōu)化的電感

　　在空間受限的設(shè)計(jì)中使用線(xiàn)繞電感的原因是，它具有sleeveless和coreless結(jié)構(gòu)，這種電感僅僅由一個(gè)drum core構(gòu)成，采用一種專(zhuān)門(mén)的鐵氧體粉末涂布技術(shù)制成。

　　這種結(jié)構(gòu)的電感在drum core和sleeve core之間沒(méi)有空氣，從而，使電感能抵抗渦流湍流，降低對(duì)交變電流的阻抗。而且，由于樹(shù)脂涂布技術(shù)，這種結(jié)構(gòu)的電感非常堅(jiān)固，并且能帶來(lái)更高的電源效率，而這一點(diǎn)對(duì)小型手持設(shè)備至關(guān)重要。另一種體積優(yōu)化的線(xiàn)繞電感設(shè)計(jì)方案是減少所有結(jié)構(gòu)上可能的浪費(fèi)空間，這樣做的結(jié)果是，同傳統(tǒng)電感相比，可以減少電感表面積達(dá)50%，并且大大降低直流阻抗，同時(shí)仍然保持較高的額定電流和低Rdc。

　　未來(lái)的趨勢(shì)

　　展望未來(lái)，來(lái)自手機(jī)，包括智能手機(jī)的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。面向印度和巴西這樣的發(fā)展中國(guó)家的低成本手機(jī)設(shè)計(jì)將成為巨大的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。