功率电感之大电流电感 随着电气技术的发展，对电源在高频率，高效率，环保，尺寸，安全，低温升，低噪音，抗干扰E等方面不断提出新的要求，在结构上提出“轻、薄、短、小”的要求，对关键器件提出了扁平化，轻量化，低功耗和高性能的要求，体现在磁性器件方面，尤其是非隔离DC-DC模块电源中，贴片化和扁平化（低高度）成为一种趋势。CODACA从2001年成立至今，已专注生产电感14年，其产品系列不断推陈出新，顺应时代的发展，无论是技术积累还是品质和性价比，都奠定了CODACA这一电感品牌越来越具有影响力。 对于电源工程师以及磁性器件件工程师而言，高频化大功率电路对产品体积要求越来越严苛，功率密度要求越来越大，只有对功率电感有了更系统了解，尤其是大电流电感，才能设计和选型更优化的电感。 本文系统的对功率电感的相关知识进行阐述整理，主要包括功率电感的定义、选型因素、常用磁性材料、功率电感的工作点、典型电气参数、非典型参数、扁平线绕组的优势，常用拓扑结构和关于温升、饱和和噪音三个问题的建议。 1.功率电感的定义 功率电感(Power Inductor),顾名思义，用在电路中传输功率的电感。电感在电路中主要用来处理功率，信号和电磁兼容（EMC），其中负责功率传输的主要包括升压电感（boost），降压电感（buck），升降压电感（buck-boost），功率因素校正电感（PFC），正激电路输出侧的直流输出滤波电感（相当于buck）和逆变电路输出侧的逆变电感等，这些电感同时承担着储能和平滑滤波的作用；其中用于EMC的电感分为共模电感和差模电感，差模电感在电路中主要滤除差模干扰，无论传输电流是
直流电还是交流电，都需要承担滤波和储能的作用，因此在本篇文章中，从能量储存的角度讲，也将差模电感归入功率电感范畴。 2.功率电感的选型因素： 1)电感的电气特性，主要饱和特性，温升特性，频率特性等； 2)电感的机械特性，主要尺寸限制，贴装方式，机械要求等； 3)电感的使用环境，电气条件裕量，环境温湿度，酸碱度等； 4)电感的性价比（品质，品牌，技术支持，服务，付款条件等）； 5)电感的新型研发，深度定制和快捷样品反馈以及批产能力； 功率电感的选型因素很多，对于设计人员或者采购人员而言，在满足主要考量因素的情况下，尽可能的平衡其他因素。比如成本为主要考虑因素，磁芯可选用廉价的铁粉心，但产品的尺寸和损耗可能会比较大，或者选用没有品质保证的供应商，但客户服务和技术支持会比较差些等；比如产品的温度特性有严格要求，可能需要成本昂贵的MPP磁芯或者羰基铁粉心等。CODACA从2001年成立至今，已专业生产电感14年，无论是技术积累还是品质和性价比，都奠定了CODACA这一电感品牌越来越具有影响力。 3.功率电感常用磁性材料 常用的软磁材料主要分为镍锌（NiZn）铁氧体和锰锌（MnZn）铁氧体，全系列金属磁粉心（High-Flux，MPP，Sendust，Fe-Si，Fe-Si-Cr，Fe-Si-Ni，IRON Powder，Nanodust等），非晶/纳米晶，叵末合金和硅钢等。本文就CODACA普通贴片功率电感、一体成型电感和组装式大电流电感所用材料重点进行介绍。 镍锌（NiZn）铁氧体，有着极高的电阻率，等同于绝缘体，其磁导率10~2000，饱和磁通密度0.25T~0.44T,应用频率0.1~100MHz，低磁导率可达GHz，主要用来做
EXPERT IN PASSIVE PARTS SWPA/SPH系列绕线功率电感介绍 革命性低成本高性能 Aug.,2012
EXPERT IN PASSIVE PARTS 主要内容 1.顺络SWPA/SPH产品特征 1.1 顺络绕线功率电感优势 1.2 自主知识产权的创新性技术、工艺 1.3 产品尺寸系列及性能介绍 1.4 自动化产线简介 2.产品应用 1/15
EXPERT IN PASSIVE PARTS 1.顺络SWPA/SPH产品特征 1.1 顺络绕线功率电感五大优势 (1)低成本 (2)高性能 (3)短交期 (4)大产能 (5)高配套 2/15
EXPERT IN PASSIVE PARTS 3/15 (1)低成本 SWPA can replace……, make it **% lower. 5mm 以上：10%; 4mm 及以下:15% Picture Category Company DS\DB\D Series NR Series SLF\VLF\VLC\VLS Series MSS/MOS Series CDRH Series Toko Taiyo Yuden TDK Coilcraft Sumida
EXPERT IN PASSIVE PARTS (2)高性能 SWPA/SPH 典型复合气隙传统磁屏蔽单一气隙 相同尺寸及感值下，电感量下降30%时，SWPA/SPH复合气隙结构比传统 单一集中气隙结构能承受更大电流。通过调整磁性胶特性来改变产品的饱和 特性，从而实现产品大电流、低DCR低背小型化。 4/15
电感分类——绕线贴片电感的参数 电感线圈是由导线一圈一圈地绕在绝缘管上，导线彼此互相绝缘，而绝缘管可以是空心的，也可以包含铁芯或磁粉芯，简称电感。用L表示，单位有亨利(H)、毫亨利(mH)、微亨利(uH)，1H=10^3mH=10^6uH。 一、电感的分类 按电感形式分类：固定电感、可变电感。 按导磁体性质分类：空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。 按工作性质分类：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。 按绕线结构分类：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。
二、电感线圈的主要特性参数 1、电感量L 电感量L表示线圈本身固有特性，与电流大小无关。除专门的电感线圈（色码电感）外，电感量一般不专门标注在线圈上，而以特定的名称标注。 2、感抗XL 电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL，单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL
3、品质因素Q 品质因素Q是表示线圈质量的一个物理量，Q为感抗XL与其等效的电阻的比值，即： Q=XL/R 线圈的Q值愈高，回路的损耗愈小。线圈的Q值与导线的直流电阻，骨架的介质损耗，屏蔽罩或铁芯引起的损耗，高频趋肤效应的影响等因素有关。线圈的Q值通常为几十到几百。 4、分布电容 线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底版间存在的电容被称为分布电容。分布电容的存在使线圈的Q值减小，稳定性变差，因而线圈的分布电容越小越好。 三、常用线圈 1、单层线圈 单层线圈是用绝缘导线一圈挨一圈地绕在纸筒或胶木骨架上。如晶体管收音机中波天线线圈。 2、蜂房式线圈 如果所绕制的线圈，其平面不与旋转面平行，而是相交成一定的角度，这种线圈称为蜂房式线圈。而其旋转一周，导线来回弯折的次数，常称为折点数。蜂房式绕法的优点是体积小，分布电容小，而且电感量大。蜂房式线圈都是利用蜂房绕线机来绕制，折点越多，分布电容越小 3、铁氧体磁芯和铁粉芯线圈 线圈的电感量大小与有无磁芯有关。在空芯线圈中插入铁氧体磁芯，可增加电感量和提高线圈的品质因素。
电感是用绝缘导线(例如漆包线,沙包线等)绕制而成的电磁感应元件。属于常用元件。 一,电感的作用:通直流阻交流这是简单的说法，对交流信号进行隔离,滤波或与电容器,电阻器等组成谐振电路. 调谐与选频电感的作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容之间来回振荡，这就是LC回路的谐振现象。谐振时由于电路的感抗与容抗等值又反向，因此回路总电流的感抗最小，电流量最大（指f=f0的交流信号），所以LC谐振电路具有选择频率的作用，能将某一频率f的交流信号选择出来。 磁环电感的作用：磁环与连接电缆构成一个电感器(电缆中的导线在磁环上绕几圈作为电感线圈)，它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的屏蔽作用，故被称为吸收磁环，由于通常使用铁氧体材料制成，所以又称铁氧体磁环(简称磁环)。在图中，上面为一体式磁环，下面为带安装夹的磁环。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特牲。一般在低频时阻抗很小，当信号频率升高后磁环的阻抗急剧变大。可见电感的作用如此之大，大家都知道，信号频率越高，越容易辐射出去，而一般的信号线都是没有屏蔽层的，这些信号线就成了很好的天线，接收周围环境中各种杂乱的高频信号，而这些信号叠加在原来传输的信号上，甚至会改变原来传输的有用信号，严重干扰电子设备的正常工作，因此降低电子设备的电磁干扰(EM)已经是必须考虑的问题。在磁环作用下，即使正常有用的信号顺利地通过，又能很好地抑制高频于扰信号，而且成本低廉。 电感的作用还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等重要的作用。 二,新晨阳电感的分类: 按工作频率分类 电感按工作频率可分为高频电感,中频电感和低频电感. 空心电感,磁心电感和铜心电感一般为中频或高频电感,而铁心电感多数为低频电感. 按电感的作用分类 电感按电感的作用可分为振荡电感,校正电感,显像管偏转电感,阻流电感,滤波电感,隔离电感,被偿电感等. 振荡电感又分为电视机行振荡线圈,东西枕形校正线圈等. 显像管偏转电感分为行偏转线圈和场偏转线圈. 阻流电感(也称阻流圈)分为高频阻流圈,低频阻流圈,电子镇流器用阻流圈,电视机行频阻流圈和电视机场频阻流圈等. 滤波电感分为电源(工频)滤波电感和高频滤波电感等. 按结构分类 电感按其结构的不同可分为线绕式电感和非线绕式电感(多层片状,印刷电感等),还可分为固定式电感和可调式电感.
传统绕线型功率电感缺陷总结 一、电极焊盘可靠性：传统绕线功率电感引脚基本上是采用将漆包线直接 引出挂在用环氧树脂等胶水粘合的片状或圆针型电极上再予以加锡焊接使其可靠接触良好，这样一来有如下缺点： 1.1粘合胶、磁芯、漆包线、焊片（针）材料膨胀和收缩率并不一致，这样 一来电感工作在发热、冷却过程中导致相关材料产生不同膨胀和收缩，时间长了会引起器件焊盘脱落等异常品质隐患； 1.2电感在工作过程中因电流流过会导致其本体发热，在其长期工作本体高 温条件下漆包线引出头与电感焊盘挂线处焊点氧化导致电感开路等异常. 二、本体结构缺陷：传统功率电感采用将漆包线圈按一定的匝数缠绕在 “工”字形中柱磁芯上然后再使用以环氧树脂、导磁胶等粘合剂填充以确保电感本体和外磁环结合缝隙之间结合良好，从而增强其机械性能、提升散热效果、避免电感工作时产生机械或电磁谐振噪音，传统功率电感的本体粘合胶灌封结构在长期使用时主要存在如下缺陷： 2.1 电感长期工作时因热膨冷缩导致漆包线圈、粘合胶以及磁芯之间产生缝隙等结构缺陷从而引起因电感散热、电感动态工作电感量下降过大等电感整体电气性能变差; 2.2 内部结构缺陷会导致电感工作时产生机械或电磁谐振啸叫，从而使客户整机电路性能不稳定或电感整体机械特性变差.
三、本体强度:传统功率电感绝大部分产品是采用“工”字磁芯为主体磁芯 材料绕制而成，其结构不可避免存在如下应用中的瓶颈： 3.1 电感抗跌落性能不理想：“工”字形电感结构决定了其远离磁芯中柱的电感本体边缘边承受跌落或冲击能力变得薄弱，这样一来电感在受到跌落冲击时容易导致磁芯破碎等异常; 3.2 SMD贴片功率电感在贴片过程因吸咀调节不当或料件吸咐过程中位置偏斜容易引起电感本体破损异常. 四、“工”字型绕线目前相当一部分产品采用导磁胶填充磁芯的侧面凹槽 以增强其机械强度，减少漏磁干扰.目前这种导磁胶灌封结构在应用中存在如下缺陷: 4.1 导磁胶灌封过程中不可避免存在气泡等结构缺陷，这样一来导致线圈与导磁胶不能充分接触从而导致电感应用过程线圈散热不良及噪音等异常情形，缩短电感的使用寿命、使客户电路性能变差; 4.2 导磁材料受热或冷却时其膨胀和收缩率与磁芯以及线圈并不一致，电感长期高温和大电流条件下工作时导致胶脱落使电感磁屏蔽和机械特性等方面下降，存在可靠性品质隐患. 五、贴片式传统绕线功率电感的焊盘绝大部分采用以环氧树脂为主要材料 的有机粘合胶将电感焊盘与磁芯本体粘结在一块组成，因电感的组装工艺差异容易导致其与PCB贴装时共面性其面性差、电感长期工作时其焊点强度存在信赖性疑虑。 六、传统绕线功率电感绝大部分采用开放、热缩套管、导磁胶等方式组成