今天著(zhù)重講解電感:鐵芯損失、封裝結構和耦合,讓我們一起去看看。
鐵芯損失(core loss)介紹
鐵芯損失,簡(jiǎn)稱(chēng)鐵損,主要由渦流損與磁滯損造成。
渦流損大小主要是看鐵芯材料是否容易「導電」;若導電率高,即電阻率低,渦流損就高,如鐵氧體的電阻率高,其渦流損就相對的低。
渦流損也與頻率有關(guān),頻率愈高,渦流損愈大,因此鐵芯材料會(huì )決定鐵芯適當的工作頻率。一般而言,鐵粉芯的工作頻率可到1MHz,而鐵氧體的工作頻率則可到10MHz。若工作頻率超過(guò)此頻率,則渦流損會(huì )快速增加,鐵芯溫度也會(huì )提高。然而,隨著(zhù)鐵芯材料日新月異,更高工作頻率的鐵芯應是指日可待。
另一個(gè)鐵損是磁滯損,其與磁滯曲線(xiàn)所圍之面積成正比,即與電流交流成份的擺動(dòng)(swing)幅度有關(guān);交流擺幅愈大,磁滯損也愈大。
在電感器之等效電路中,常用一個(gè)并聯(lián)于電感的電阻來(lái)表示鐵損。當頻率等于SRF時(shí),電感抗和電容抗抵消,等效電抗為零,此時(shí)電感器之阻抗即等效于此鐵損電阻串聯(lián)繞線(xiàn)電阻,且鐵損電阻已遠大于繞線(xiàn)電阻,所以在SRF時(shí)的阻抗就約等于鐵損電阻。
以一低壓電感為例,其鐵損電阻約在20kΩ左右,若以電感兩端的有效值電壓5V來(lái)估算,其鐵損約為1。25mW,這也說(shuō)明了鐵損電阻愈大愈好。
那么說(shuō)完了鐵芯損失,咱們再來(lái)說(shuō)說(shuō)封裝結構(shield structure):
鐵氧體電感的封裝結構有非遮蔽式、加磁膠之半遮蔽式、與遮蔽式,而不論哪一種都存在相當的空氣隙。顯然此空氣隙會(huì )有漏磁發(fā)生,且最壞的情況是會(huì )干擾周遭之小信號電路,或者,如果附近有導磁材料,其電感值也因此被改變。另一種封裝結構為沖壓式鐵粉電感,由于電感內部沒(méi)有間隙,且繞組結構扎實(shí),因此磁場(chǎng)散逸問(wèn)題較小。
非遮蔽式(non-shielded)電感之漏磁最嚴重;沖壓式(molded)電感的漏磁最小,顯示其磁遮蔽效果最好。這兩種結構的電感之漏磁場(chǎng)大小相差約14dB,也就是將近5倍。
接下來(lái)講最后一個(gè):耦合(coupling)。
在一些應用當中,有時(shí)PCB上會(huì )有多組直流轉換器,通常會(huì )相鄰排列,且其對應之電感器也會(huì )相鄰排列的情況,如果使用非遮蔽式或加磁膠之半遮蔽式的電感器,可能會(huì )相互耦合,形成EMI干擾。
因此,在放置電感時(shí),建議先標注電感的極性,將電感最內層之起繞點(diǎn)接到轉換器之切換電壓,如降壓轉換器的VSW,即動(dòng)點(diǎn),而將電感之外層出線(xiàn)端接到輸出電容,即靜點(diǎn);銅線(xiàn)繞阻也因此如同形成一定程度的電場(chǎng)遮蔽。
在多路轉換器的布線(xiàn)安排中,固定電感的極性,有助于固定互感的大小,避免一些意想不到的EMI問(wèn)題。
好了,我們講完了鐵芯損失、封裝結構和耦合后,希望可以幫助到大家哦。