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簡(jiǎn)介
對(duì)DC/DC 電源的電感底部是否應(yīng)該鋪銅這個(gè)問(wèn)題,工程師們常常意見(jiàn)分歧。一種觀點(diǎn)認(rèn)為,在電感下方鋪銅會(huì)在接地面上產(chǎn)生渦流;渦流會(huì)影響功率電感的電感量并增加系統(tǒng)損耗,而接地面噪聲會(huì)影響其他高速信號(hào)。另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為,完整的銅平面可以降低 EMI 并改善散熱。
本文將首先介紹電感的分類(lèi),然后進(jìn)行一個(gè)電感下方鋪銅的實(shí)驗(yàn)。最后,我們將解釋鋪設(shè)銅層的益處,然后再對(duì) DC/DC 電源下方鋪銅是否有益這個(gè)問(wèn)題做出結(jié)論。
電感的分類(lèi)
解決鋪銅爭(zhēng)論之前,我們首先需要了解電感通常是如何分類(lèi)的。簡(jiǎn)而言之,電感可分為三類(lèi):
Part.1
非屏蔽電感
非屏蔽電感的磁路的核心由空氣組成,這意味著它的磁力線(xiàn)完全暴露在空氣中,沒(méi)有任何磁屏蔽。
Part.2
半屏蔽電感
半屏蔽電感是在非屏蔽電感的基礎(chǔ)之上,將磁屏蔽材料結(jié)合在電感外圍。由于導(dǎo)磁材料的磁阻小,磁力線(xiàn)基本上被鎖定在材料中。只有一小部分磁場(chǎng)會(huì)從氣隙中溢出。因此,這種電感的外部漏磁極小。
Part.3
一體成型電感
一體成型電感將繞組和磁性材料一次澆筑而成,只在內(nèi)部留下一個(gè)很小的氣隙以防止電感飽和。因此,這類(lèi)電感在很大程度上沒(méi)有磁力線(xiàn)溢出。
圖 1 總結(jié)了這三種類(lèi)型的電感。
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▲ 圖1: 電感的分類(lèi)
采用 MPQ4420 進(jìn)行鋪銅實(shí)驗(yàn)
現(xiàn)在,我們用MPQ4420 評(píng)估板來(lái)進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)。為了模擬在電感下方鋪設(shè)銅層,我們?cè)陔姼懈浇胖靡粔K接地銅片,然后測(cè)量電感電流紋波,用以評(píng)估在電感下方鋪銅的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)銅片靠近非屏蔽電感放置時(shí),峰值電感電流增加了約 8%(見(jiàn)圖 2)。當(dāng)使用其他類(lèi)型電感時(shí),電感電流的峰峰值幾乎保持不變。
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▲ 圖 2:使用 MPQ4420 評(píng)估板進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明,在電感底部鋪銅,僅對(duì)非屏蔽電感的感量有少量影響,對(duì)屏蔽電感感量則幾乎沒(méi)有影響。
在電感下方鋪銅的益處
當(dāng)在電感底部鋪銅時(shí),電感或者其他高頻回路產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)在鋪銅處產(chǎn)生渦流,渦流的作用會(huì)使得原磁力線(xiàn)被削弱,這就像電磁屏蔽罩一般,可以“阻斷”磁場(chǎng)向下傳播,減小高頻磁場(chǎng)對(duì)空間內(nèi)其他元器件的影響,從而有利于EMI的測(cè)試。(參見(jiàn)圖 3)。如果我們將EMI濾波元件及接插件于背面放置,則能進(jìn)一步優(yōu)化EMI的性能。
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▲ 圖3: 渦旋效應(yīng)抵消了高頻磁場(chǎng)
MPS電感
MPS 提供半屏蔽電感和一體成型電感,電感范圍從 0.33μH 到 22μH,飽和電流介于 0.8A 和 64A 之間。
MPL-SE 系列為半屏蔽電感,如 MPL-SE2512-100、MPL-SE2512-R47、MPL-SE4030-100和 MPL-SE5040-4R7,它們均采用外部磁性環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)增強(qiáng)磁特性。
MPL-AL 系列為扁線(xiàn)設(shè)計(jì)并具有低 DCR/ACR 的一體成型電感,如 MPL-AL4020-4R7、MPL-AL4020-1R5、MPL-AL6060-8R2 和 MPL-AL6050-2R2。與圓線(xiàn)一體成型電感相比,扁線(xiàn)一體成型電感可以提供更高的額定電流。
結(jié)論
根據(jù)以上討論,我們建議在EMI 測(cè)試中對(duì)電感鋪銅,因?yàn)樗梢愿纳?EMI 性能。從電感感量的角度,對(duì)于屏蔽型電感,電感感量基本沒(méi)有影響,因此也建議鋪銅;僅對(duì)于工字型電感,鋪銅對(duì)電感感量有少許影響,工程師可以視情況而定。
點(diǎn)擊下方鏈接進(jìn)入MPS芯源系統(tǒng)微信小程序,了解更多關(guān)于電感的產(chǎn)品信息和技術(shù)資料。
原文標(biāo)題:在DC/DC 電源下方鋪銅是否有益?
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