1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(PowerInductor),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2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,IRONPowder,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3磁棒,螺纹磁心,环形磁芯,工字磁芯,多孔磁珠,贴片功率电感用工字磁芯以及屏蔽外壳等。普通贴片功率电感的磁导率多为NX-400,NX-500,插件工字电感,棒形电感多采用NX-100,NX-400,NX-700,NX-1000。贴片功率电感系列主要有SP,CWPA,SPRH,SPRB,SPM.SPE,SPD,SPDR,SPC,SPF等。此类电感的应用频率高,功耗小,工艺成熟,是目前市场最常见的小功率电感。除此之外,还有采用低温共烧工艺(LTCC)、印刷工艺制作的铁氧体叠层电感CFI以及磁珠CFB。锰锌(MnZn)铁氧体,主要分为高导铁氧体,功率铁氧体和电信用温度稳定性铁氧体,磁导率800~18000,饱和磁通密度Bs0.4T~0.54T,居里温度Tc120℃~280℃,应用频率10KHz~4MHz,电阻率比NiZn小,且材料具有“硬”饱和特性(电感量随着电流增大有陡然衰减现象),故在设计时需谨慎考量。一般将磁导率大于5000称为高导铁氧体,磁导率最高可达18000,主要用来制作宽带变...