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各種功率電感的特征

石勝厚 ? 來源:香奈兒苦苦奶茶 ? 作者:香奈兒苦苦奶茶 ? 2023-02-17 09:25 ? 次閱讀
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-繼電感的基礎知識之后,請介紹一下被稱為“功率電感”的電感有幾種。

電感的種類、結構都非常多樣。其中,功率電感有卷線開磁路型、卷線閉磁路型、疊層型。它們的特征匯總如下表。“×”請理解為“說不上好”的程度。此外,優劣是在這些類型中的相對比較示意圖。其中,開磁路型的DC損耗Rdc較大,最近不怎么用于電源應用,因此下面僅就閉磁路型與疊層型進行介紹。

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介紹2種繞線閉磁路型電感。一種是“鼓套結構”,另一種是“非屏蔽結構”。我們用下圖來說明。

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鼓套結構是在鐵芯上繞線,帶套管的類型,具有氣隙。鐵芯材料鐵氧體具有磁通飽和點。氣隙用來漏磁,提高飽和點,調整直流疊加特性。

非屏蔽結構是最近流行的結構,在鐵芯上繞線,將混有鐵氧體粉或鐵粉的樹脂涂覆在周圍用以制作閉磁路。但是,因同樣的原因而需要氣隙。在這種情況下,包圍磁性體的樹脂起到氣隙的作用。

-為什么非屏蔽結構會流行?

先放下“流行”這種表達不說,非屏蔽結構具有幾個優點。如名稱所示不使用套管,因此只要鐵芯尺寸相同即可小型化。另外一個重要優點是,飽和特性比鼓套型要緩和。我想大家都知道,鐵氧體的飽和特性比較急劇。一旦超過飽和點,電感值急劇下降,因此在電源設計時這也是電感相關的注意事項。鼓套結構設置的氣隙帶來的飽和點是一點,一旦超過這點,就變為依賴鐵氧體材料的飽和特性。也就是說,基本上是劇烈的。而非屏蔽結構,到混合于樹脂的磁性體(粉)的間隙多樣,因此飽和點混雜,使飽和較為緩和平穩。上圖右側就是相關示意圖。這是受電源電路歡迎的特性。

-也就是說非屏蔽結構具有小型、飽和特性平穩的優勢。

的確如此,但也有弱點,或者說是應該注意的要點。簡單地說,沒有套管,僅通過磁性體樹脂涂覆卷線,因此可能受外部壓力或應力影響而開裂。針對這一點,我公司的產品采取對策,將以往的樹脂變更為硬度更高的樹脂,從而提高了強度。

此外,樹脂與鐵芯是不同材料的組合,線膨脹系數不同,因此可能發生開裂。針對這個問題,通過使樹脂的線膨脹系數盡量接近鐵氧體來解決。

事實上采取這些對策大幅提高了強度,但不同制造商的提高程度是有差異的。

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-接下來請您介紹一下疊層型功率電感。

實際上,疊層結構的功率電感在過去被認為是不可能的產品。稍微流過一點電流就會瞬間飽和,還有發熱相關的課題。此外,獲得大電感值也曾經是難題。

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其發展過程是,為了改善疊加特性,通過采取控制磁感線的環繞方向,使磁感線不集中的結構,以及制作氣隙結構等來實現。此外,針對發熱,實施加厚內部電極,降低電阻值等諸多改善,使疊層型電感可用于電源電路。

其特征是,與卷線結構相比可進一步小型化。電感值可達數μH左右,因此適用于兆赫茲頻段的振蕩頻率較高的開關電源。移動設備的電源等就是其應用案例之一。

審核編輯:湯梓紅

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