電感元件介紹課件

電感元件介紹A.基本原理B.名詞參數(shù)C.電感分類D.磁性材料E.電感選擇F.Noise

A.基本原理電感係屬電子被動(dòng)元件,其作用在抑制電流的變化,亦常被稱之為”交流電阻”,其抑制電流變化的功能及磁場儲存能量的能力為電感最有效能的特性,電流流經(jīng)一電感時(shí)會產(chǎn)生磁場,而磁場的變化會在產(chǎn)生電流的方向感應(yīng)一電壓,這種抑制電流變化的特性被稱之為電感值,由一電流變化而在電感兩端產(chǎn)生的電壓可被定義成:V=Ldi/dt因而感應(yīng)電壓正比於電感值及電流變化速率.A.基本原理一般電感器除了理想電感成份外,在(鐵)芯內(nèi)外均有各式不理想成份存在。在(鐵)芯外,有因輸出導(dǎo)腳間、以及繞線間之並聯(lián)等效電容,以及導(dǎo)腳和繞線所形成之串聯(lián)等效電阻。在(鐵)芯內(nèi),有磁化延遲,磁滯損失以及渦流損失等形成之串、並聯(lián)等效電阻。一般將之簡化為如下圖之近似等效電路。A.基本原理電感器之近似等效電路4.電感值公差(InductanceTolerance):標(biāo)準(zhǔn)電感值公差一般以英文字母表示如下表:B.名詞參數(shù)5.額定電流Irms(RateCurrent):泛指電感線圈通過電流負(fù)載時(shí),因銅線阻抗所造成的溫昇達(dá)到額定溫度時(shí)的電流值,決定銅線溫昇的主因?yàn)橹绷鲹p耗及高頻集膚效應(yīng).LetterToleranceLetterToleranceJ±5%M±20%K±10%N±30%L±15%W=I2xDCR銅線損耗計(jì)算B.名詞參數(shù)6.飽和電流Isat(SaturationCurrent):當(dāng)電流上升而導(dǎo)致電感值下降的現(xiàn)象稱之為磁飽和,電感的飽和電流會隨著製造廠的定義有所不同,常見為導(dǎo)致靜態(tài)電感達(dá)到80%為標(biāo)準(zhǔn).下圖為磁飽和示意:B=?/AB:磁束密度?:磁力線數(shù)A:磁體截面積H=NI/

l

H:磁場強(qiáng)度N:銅線圈數(shù)I:電流l:平均磁路徑μ

=B/Hμ:導(dǎo)磁率L

=μN(yùn)2A/lμ’μ”μ”>μ’的現(xiàn)象稱為磁飽和7.銅線阻抗DCR(DCResistance):靜態(tài)測試時(shí)的銅線阻抗,可藉由DCR值的大小來判定電感的額定電流值是否正確.

B.參數(shù)定義8.導(dǎo)磁率μ(Permeability):導(dǎo)磁率是以描述材料被磁化之難易程度,亦即導(dǎo)通磁力線之

能力.對相同材料而言,導(dǎo)磁率並非一個(gè)定常數(shù),其與外加磁

場強(qiáng)度(H)及磁通密度(B)之比例有關(guān)。C.電感分類由於電感的形成乃是由導(dǎo)電體繞過磁性體後,形成一環(huán)狀迴路稱之為線圈,而其形式更是複雜多變,大致上可以依下列所示區(qū)分:1.SMD表面黏著式.1.1積層式晶片電感:常用於抑制電子迴路上的低功率高頻雜訊.各式應(yīng)用皆能發(fā)現(xiàn)其蹤跡.QT,QTLSERIESQHLSERIESC.電感分類1.2繞線式晶片電感:提供高電流特性的晶片電感.

常見應(yīng)用實(shí)例如:LCDMonitor,DVDRecorder,xDSL,CableModem,MotherBoard,VGACard,NotebookPC…………..CMLSERIESQPISERIES開放型磁路開放型磁路C.電感分類1.3開磁路SMD功率電感:適用於各式DC/DC儲能電感運(yùn)用.QPCSERIESSPTSERIES開放型磁路開放型磁路C.電感分類

2.DIP插件式.2.1色碼電感:ALSERIESDRSERIES2.2開磁路工字型電感開放型磁路開放型磁路C.電感分類DRRSERIES2.2閉磁路工字型(加磁套)電感C.電感分類2.3開磁路棒型電感:RSERIES開放型磁路封閉型磁路MSERIES2.4閉磁路環(huán)型電感:適用於各式大電流電源儲能電感運(yùn)用.常見應(yīng)用實(shí)例如:主機(jī)板、伺服器、電源供應(yīng)器、多功能事務(wù)機(jī)、直流轉(zhuǎn)換器……..封閉型磁路C.電感分類磁性材料簡表D.磁性材料Ferrite

Mn-Zn:優(yōu)點(diǎn):導(dǎo)磁率高,低能量轉(zhuǎn)換損耗,飽和磁束密度高.缺點(diǎn):電阻值低,導(dǎo)磁律公差較大,熱敏感度高.Ni-Zn:優(yōu)點(diǎn):電阻值高,價(jià)格低,容易加工…..缺點(diǎn):飽和磁束密度低,熱敏感度高.D.磁性材料Ferrite材料特性(Mn-Zn)D.磁性材料Ferrite材料特性(Ni-Zn)D.磁性材料Ferrite材料特性(Ni-Zn)D.磁性材料D.磁性材料PowderCore單位導(dǎo)磁體以粉末組成,粉末顆粒間使用絕緣接著劑區(qū)隔,造成材料內(nèi)部擁有許多空氣隙(AirGap),以達(dá)到磁場強(qiáng)度增加時(shí)有較低的磁束密度變化,常用在電感儲能的應(yīng)用.F.電感選擇在此探討主機(jī)板VRM迴路中所需要的電感,以下為三相脈衝調(diào)變輸出迴路示意:F.電感選擇L1:為VRM前級先行作12V輸入電壓濾波,在VRM10.x標(biāo)準(zhǔn)中其最大負(fù)載電流為9.17A,由於磁場強(qiáng)度不大,因此可以使用容易製作的環(huán)型線圈或是棒型線圈設(shè)計(jì).基本上選用時(shí)以尺寸及單價(jià)為最大設(shè)計(jì)考量.F.電感選擇常見使用電感值為:1.0uH~2.2uHL2L3L4:為VRM迴路之輸出濾波電感,其電感需求會隨著電源管理IC的脈沖輸出頻率上升而下降,由於其輸出電流往往達(dá)到30A~40A的高負(fù)載,所以對於直流阻抗的要求就相對嚴(yán)苛,一般來說DCR必須小於1.0mohm的標(biāo)準(zhǔn),在加上電流偵測迴路需加上DCR條件盡F.電感選擇脈衝調(diào)變頻率常用電感值100KHz~200KHz0.8uH~1.6uH200KHz~300KHz0.5uH~1.0uH300KHz~500KHz0.25uH~0.5uH500KHz以上0.5uH以下PWM調(diào)變頻率對電感值的選用表G.Noise由於主機(jī)板上電壓調(diào)整模組(VRM)的電流負(fù)載趨勢越來越高,導(dǎo)致電感線圈必須擁有高儲能特性,而這些高儲能特性的需求必須藉由磁性材料間的空氣隙(AirGap)來達(dá)成,相對也容易造成導(dǎo)磁單體間的磁壁磨擦,藉由空氣傳導(dǎo)20Hz~20KHz的人耳可判定噪音.VRMChoke常使用IronPowerCore作為導(dǎo)磁材料,鐵芯本身是由很多細(xì)小的鐵粉顆粒攪拌接著劑後成型.結(jié)構(gòu)如下圖:G.Noise解決55ui35uiGap多35uiGap大在IronPowerCore內(nèi)部之導(dǎo)磁單體為鐵粉顆粒,當(dāng)環(huán)型線圈產(chǎn)生噪音時(shí),我們可以使用粒徑更小的鐵粉,以降低顆粒間Gap距離,增加Gap數(shù)量.其作用是導(dǎo)致磁壁間摩擦所產(chǎn)生的振動(dòng)頻率超出一般聽力20KHz的範(fàn)圍.VRMChoke除了環(huán)型線圈之外,還可以看到一些外觀成方型的電感,大部分的磁路可以區(qū)分如下:IH磁路EE磁路EI磁路R