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来自工程师的声音

最适合开关电源的电容器与电感

电感及
整体总结

电感篇 -其5-

关键词
  • 参数的含义
  • 等效电路
  • 寄生成分
  • 绕线闭磁路型
  • 非屏蔽结构
  • 叠层型
  • 直流叠加容许电流
  • 温度上升容许电流
  • 金属电感
  • 低电压大电流
  • 小型化
  • 区分使用

-已经就“最适合开关电源的电容器与电感”这一主题,先对电容器、接着对电感相关知识进行了讲解。到此已经接近尾声了,本文将对电感篇做一下整体总结。

电容器篇

电感篇

-我想先作一下电感的总结。关于电感,共介绍了4个主题。我们逐个再重温一下关键要点。

“其1:读懂电感的规格与等效电路”中,为了更好地了解电感的规格和规格值,还介绍了规格表中没有记载的“内涵”。例如,了解“直流叠加容许电流”这个参数的含义是很基本的,但即使规格项目的名称相同,规定条件却因产品和制造商不同而不尽相同,在选择电感时的比较探讨过程中需要注意。

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还有重要的一点,除了了解规格,还提到要想了解电感的基本特性,还需要知道等效电路和电感的寄生成分。这些也与规格项目关系密切。

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-在“其2:各种功率电感的特征”中,介绍了开关电源所用电感的种类和特征。

近年来,开关电源电路使用的主要是绕线闭磁路型和叠层型电感。绕线闭磁路型电感有鼓套结构和非屏蔽结构两种,非屏蔽结构电感因其具备小型化和饱和特性平稳的优势而使用率较高。叠层型过去未被用于开关电源中,但因其饱和特性和电感值增加也不过是几µF左右的优势,近年来逐渐被用在使用兆频段的振荡频率的开关电源。其尺寸可比绕线型小,因而适用于移动设备的电源。

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作为确认事项提到过非屏蔽型因其结构而具有机械强度方面的课题。本公司通过将以往的树脂变更为硬度更高的树脂,采取了提高强度的对策,但目前的现状是不同的制造商采取的对策也不尽相同,因此获取相对应力和温度的压力试验数据等进行确认是非常重要的。

-在“其3:电源电路的探讨事项”中,介绍了电感的特性对开关电源电路产生怎样的影响。

这里介绍了重要探讨项目直流叠加容许电流和温度上升容许电流与降压转换器输出电流之间的关系。另外还介绍了电感损耗的一些思路。介绍的内容较多,关键要点也很多,总结一下有如下五点:

  • 如果超出直流叠加容许电流的最大值,电感饱和,电感的峰值电流变得异常大,可能导 致效率下降或异常工作,甚至致使电源IC被破坏。
  • 当流过比温度上升容许电流大的电流时,发热量增加,可能不仅使电感的可靠性下降,还使外围元器件的可靠性下降,如果发热超出容许水平,还有烧损的可能性。
  • 电感的功耗为DC功耗+AC功耗,负载轻时AC损耗是主要损耗,负载重时DC损耗是主要损耗。
  • 请注意,像智能手机一样待机状态较长的设备处于AC损耗占主导的状态,Rac大时电池的消耗可能加速。
  • 规格值表中多未记述Rac,因此需要Rac信息时,请咨询相关制造商

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-最后谈到的是金属电感最近备受瞩目的话题。

在“其4:电源的发展历程与金属电感”中,介绍了针对近年来的一大趋势–IC电源电压的“低电压大电流化”,金属电感大有用武之地。金属电感之所以适用于低电压大电流化和小型化的要求,

  • 是因为供给大电流需要电感值小。
  • 因此提高开关电源的开关速度。
  • 电感值越小电感的尺寸也越小。
  • 金属电感的直流叠加容许电流高,饱和也非常平稳,如果直流叠加容许电流相同,则尺寸可比铁氧体的小。
  • 金属电感的金属材料磁导率低,电感值达不到很大,实际使用中可实现4.7µF左右。

在这样的背景下,太阳诱电根据市场需求提升了产品性能。

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使用金属电感时有些应该确认的事项。金属电感非常小巧且饱和特性也非常优异,但存在高温下绝缘劣化的课题。一般的金属电感被称为“金属复合型电感”,通过有机树脂形成铁粉间的绝缘。这种树脂受高温影响而劣化,产生绝缘劣化,可能会陷入Q大幅下降,电源的效率大幅下降,发热量进一步增加的恶性循环。

太阳诱电通过开发金属粉体各自具有绝缘氧化膜的独有材料,成功攻克了这个绝缘课题,同时提供比金属复合电感的磁导率高=电感值高的“MCOIL™”系列产品。

最后是金属电感和铁氧体电感的使用区分,如果电感值在5µF左右以内,则利用金属电感优势特性有利于实现尺寸的小型化。如果5µF以上的电感值,则选择铁氧体电感比较好。从这个意义上讲,MCOIL产品阵容的电感值目前到4.7µF。

-与电容器相同,学到了很多无法通过资料和网站获取的信息和关键要领,让人受益匪浅,使人亲身感受到了电容器和电感的深奥。请您做一下包括电容器在内的整体概括。

您能这么说,我也很高兴。纵观整体,作为工程师我想说的是,好好掌握技术规格书中的规格和规格值这是不言而喻的,好好理解其根本–相对于电压/电流和温度的基本特性、和使用等效电路介绍的寄生成分,并通过自己的眼睛亲自去证实,可以应对设计时的调试和遇到的问题。太阳诱电提供各种技术支持,有问题时可随时咨询。

-好的,非常感谢您这么长时间以来的支持!

电感篇 -其1-

电感篇 -其2-

电感篇 -其3-

电感篇 -其4-

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