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              村田電感

              貼片電感基礎知識詳細解析

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              貼片電感基礎知識詳細解析

              2021-10-28 22:03:51

              貼片電感(Chip inductors),又稱為功率電感、大電流電感和表面貼裝高功率電感。具有小型化,高品質,高能量儲存和低電阻等特性。


              一般電子線路中的電感是空心線圈,或帶有磁芯的線圈,只能通過較小的電流,承受較低的電壓;而功率電感也有空心線圈的,也有帶磁芯的,主要特點是用粗導線繞制,可承受數十安,數百,數千,甚至于數萬安。


              功率貼片電感是分帶磁罩和不帶磁罩兩種,主要由磁芯和銅線組成。 在電路中主要起濾波和振蕩作用。


              分類


              片式電感器主要有4種類型,即繞線型、疊層型、編織型和薄膜片式電感器。常用的是繞線式和疊層式兩種類型。前者是傳統繞線電感器小型 化的產物;后者則采用多層印刷技術和疊層生產工藝制作,體積比繞線型片式電感器還要小,是電感元件領域重點開發的產品。


              繞線型


              它的特點是電感量范圍廣(mH~H),電感量精度高,損耗?。碤大),容許電流大、制作工藝繼承性強、簡單、成本低等,但不足之處是在進一步小型化方 面受到限制。陶瓷為芯的繞線型片電感器在這樣高的頻率能夠保持穩定的電感量和相當高的Q值,因而在高頻回路中占據一席之地。


              TDK的NL系列電感為繞線型,0.01~100uH,精度5%,高Q值,可以滿足一般需求。


              NLC型 適用于電源電路,額定電流可達300mA;NLV型為 高Q值,環保(再造塑料),可與NL互換;NLFC 有磁屏,適用于電源線。


              疊層型


              它具有良好的磁屏蔽性、燒結密度高、機械強度好。不足之處是合格率低、成本高、電感量較小、Q值低。


              它與繞線片式電感器相比有諸多優點:尺寸小,有利于電路的小型化,磁路封閉,不會干擾周圍的元器件,也不會受臨近元器件的干擾,有利于元器件的高密度安裝;一體化結構,可靠性高;耐熱性、可焊性好;形狀規整,適合于自動化表面安裝生產。


              TDK的MLK型電感,尺寸小,可焊性好,有磁屏,采用高密度設計,單片式結構,可靠性高;MLG型的感值小,采用高頻陶瓷,適用于高頻電路;MLK型工作頻率12GHz,高Q,低感值(1n~22nH)


              薄膜片式


              具有在微波頻段保持高Q、高精度、高穩定性和小體積的特性。其內電極集中于同一層面,磁場分布集中,能確保裝貼后的器件參數變化不大,在100MHz以上呈現良好的頻率特性。


              編織型


              特點是在1MHz下的單位體積電感量比其它片式電感器大、體積小、容易安裝在基片上。用作功率處理的微型磁性元件。


              特性特點


              特性


              1、表面貼裝高功率電感。


              2、具有小型化,高品質,高能量儲存和低電阻之特性。


              3、主要應用在電腦顯示板卡,筆記本電腦,脈沖記憶程序設計,以及DC-DC轉換器上。


              4、可提供卷軸包裝適用于表面自動貼裝。


              特點


              1、平底表面適合表面貼裝。


              2、優異的端面強度良好之焊錫性。


              3、具有較高Q值,低阻抗之特點。


              4、 低漏磁,低直電阻,耐大電流之特點。


              5、可提供編帶包裝,便于自動化裝配。


              主要產品


              功率電感、模壓電感、一體成型電感、磁膠電感、疊層電感、貼片電感、功率電感、電感器、可調電感、片式電感、大功率電感、大電流電感等系列產品。產品廣泛應用于數碼產品、PDA、筆記本電腦、移動電話、網絡通信、顯卡、液晶背光源、電源模塊、汽車電子、安防產品、辦公自動化、家庭電器、對講機、電子玩具、運動器材及醫療儀器等。


              選擇原則


              為便攜式電源應用選擇電感,需要考慮的重要的三點是:尺寸大小、尺寸大小,第三還是尺寸大小。移動電話的電路板面積十分緊俏珍貴,隨著MP3 播放器、電視和視頻等各種功能被增加到電話中時,尤其如此。功能增加也將增加電池的電流消耗量。因此,以前一直由線性調節器供電或直接連接到電池上的模塊需要效率更高的解決方案。實現更高效率解決方案的第 一步是采用磁性降壓轉換器。正如其名稱所暗示的,這時需要一個電感。


              電感的主要規格除尺寸大小外,還有開關頻率下的電感值、線圈的直流阻抗(DCR)、額定飽和電流、額定rms電流、交流阻抗(ESR)以及Q因子。根據應用的不同,電感類型的選擇――屏蔽式或非屏蔽式――也是很重要的。


              類似于電容中的直流偏置,廠商A的2.2μH電感可能與廠商B的完全不同。在相關溫度范圍內電感值與直流電流的關系是一條非常重要的曲線,必需向廠商索取。在這條曲線上可以查到額定飽和電流(ISAT)。ISAT一般定義為電感值降量為額定值的30[[%]]時的直流電流。某些電感生產商沒有規定ISAT。他們可能只給出了溫度高于環境溫度40℃時的直流電流。


              知識拓展


              常識


              使用鐵粉芯,它們供應更好溫度穩定性并且相對于其他可選磁芯成本更低。貼片電感的外形能在必要時供應靈活性與可變性,但是成本更高。高磁通磁環通常見于濾波電感而不是電源變換電路。另一種性能折衷能在電感電流,電感電壓(引腳14到引腳16)與輸出電壓紋波典型波形中看到。運用電感量較小fdv0620-0.47μh電感產生較高峰值電流,輸出電壓紋波低于18mv峰峰值。


              貼片電感產生紋波峰峰值剛超過12mv。峰值電流對輸出電容充電并且供應負載電流。在電容上會流入與流出較大電流,這將產生較高輸出電壓紋波。貼片電感多用于電源濾波回路, 電感是儲能元件側重,于抑止傳導性干擾;貼片電感在電子設備的 PCB 板電路中會大量使用感性元件和EMI濾波器元件。在諧振電路中,電感必須具 有高Q,窄的電感偏差,穩定的溫度系數,才能達到諧振電路窄帶,低的頻率溫度漂移 的要求。高Q電路具有尖銳的諧振峰值。


              作用


              貼片電感 是用絕緣導線繞制而成的電磁感應元件。屬于常用的電感元件。貼片電感的作用:通直流阻交流這是簡單的說法,對交流信號進行隔離,濾波或與電容器,電阻器等組成諧振電路。調諧與選頻電感的作用:電感線圈與電容器并聯可組成LC調諧電路。貼片電感在電路中的任何電流,會產生磁場,磁場的磁通量又作用于電路上。


              當貼片電感通過的電流變化時,貼片電感中產生的直流電壓勢將阻止電流的變化。當通過電感線圈的電流增大時,電感線圈產生的自感電動勢與電當通過電感線圈的電流減小時,自感電動勢與電流方向相同,阻止電流的減小,同時釋放出存儲的能量,以補償電流的減小。流方向相反,阻止電流的增加,同時將一部分電能轉化成磁場能存儲于電感之中;因此經電感濾波后,不但負載電流及電壓的脈動減小,波形變得平滑,而且整流二極管的導通角增大。


              屏蔽貼片電感與一般的貼片電感作用不一樣,一般的貼片電感在電路中是不帶屏蔽的,使用起來了在電路中電感起不到想要的效果,屏蔽貼片電感能夠屏蔽掉一些電路中電流的不穩定性,很好的起到阻隔的作用,屏蔽電感完整的金屬屏蔽體將帶正電導體包圍起來,在屏蔽體的內側將感應出與帶電導體等量的負電荷,外側出現與帶電導體等量的正電荷,如果將金屬屏蔽體接地,則外側的正電荷將流入大地,外側將不會有電場存在,即帶正電導體的電場被屏蔽在金屬屏蔽體內。


              屏蔽電感在電路中還起到了耦合的作用,屏蔽貼片電感為降低交變電場對敏感電路的耦合干擾電壓,電感可以在干擾源和敏感電路之間設置導電性好的金屬屏蔽體,并將金屬屏蔽體接地。交變電場對敏感電路的耦合干擾電壓大小取決于交變電場電壓、耦合電容和金屬屏蔽體接地電阻之積。只要設法使金屬屏蔽體良好接地,就能使交變電場對敏感電路的耦合干擾電壓變得很小。電場屏蔽以反射為主,因此屏蔽體的厚度不必過大,而以結構強度為主要考慮因素。


              屬性


              貼片電感是閉合回路的一種屬性。當貼片電感的線圈通過電流后,貼片電感在線圈中形成磁場感應,感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。貼片電感在電路中起到的作用是在通過非穩恒電流時產生變化的磁場,而這個磁場又會反過來影響電流,貼片電感在電源回路中串如電感,電感對直流是直通的,對高頻脈沖是高阻的,所以起到通直流阻交流脈沖的作用。


              電阻用來控制電路中的電流,電容用來隔直流通交流, 電感用來阻高頻通低頻的,另一方面電容和電感都是儲能元件,所以在電路中還有濾波作用。貼片電感在電路中具有阻止交流電通過而讓直流電順利通過的特性。電感的特性是通直流、阻交流,頻率越高,線圈阻抗越大。電感器在電路中經常和電容一起工作


              電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學中的慣性相類似的特性,在電學上取名為“自感應”,貼片電感在低頻時,電感一般呈現電感特性,既只起蓄能,濾高頻的特性,但在高頻時,它的阻抗特性表現的很明顯。有耗能發熱,感性效應降低等現象。不同的電感的高頻特性都不一樣。


              應用場合


              射頻(RF)和無線通訊,信息技術設備,雷達檢波器,汽車電子,蜂窩電話,尋呼機,音頻設備,PDAs(個人數字助理),無線遙控系統以及低壓供電模塊等。


              結構組成


              貼片電感是一種常用的電子元器件。當電流經過導線時,導線的四周會產生一定的電磁場,并在處于這個電磁場中的導線產生感應電動勢——自感電動勢,我們將這個作用稱為電磁感應。為了增強電磁感應,人們常將絕緣的導線繞成一定圈數的線圈,我們將這個線圈稱為電感線圈或電感器,簡稱為電感。


              感抗


              貼片電感的感抗XL,感抗XL在電感元件參數表上一般查不到,但它與電感量、電感元件的分類品質因數Q等參數密切相關,在分析電路中也經常需要用到,故這里專門作些介紹。前已述及,由于電感線圈的自感電勢總是阻止線圈中電流變化,故線圈對交流電有阻力作用,阻力大小就用感抗XL來表示。不難看出,線圈通過低頻電流時XL小。通過直流電時XL為零,僅線圈的直流電阻起阻力作用,因電阻:—般很小,所以近似短路。通過高頻電流時XL大,若L也大,則近似開路。線圈的此種特性正好與電容相反,所以利用電感元件和電容器就可以組成各種高頻、中頻和低頻濾波器,以及調諧回路、選頻回路和阻流圈電路等等。


              注意事項


              1、電感使用的場合潮濕與干燥、環境溫度的高低、高頻或低頻環境、要讓電感表現的是感性,還是阻抗特性等,都要注意。


              2、電感的頻率特性


              在低頻時,貼片電感一般呈現電感特性,既只起蓄能,濾高頻的特性。 但在高頻時,它的阻抗特性表現的很明顯。有耗能發熱,感性效應降低等現象。不同的電感的高頻特性都不一樣。


              3、電感設計要承受的大電流,及相應的發熱情況。


              4、使用磁環時,對照上面的磁環部分,找出對應的l值,對應材料的使用范圍。


              5、注意導線(漆包線、紗包或裸導線),常用的漆包線。要找出適合的線經。



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