RF電感器的種類、特征

小型射頻電感用于手機(jī)主導(dǎo)的射頻電路。根據(jù)不同的工藝方法，小型稀土電感可分為三種類型。不同類型的電感器具有不同的特性。這一次，將介紹電感的特性和選擇要點(diǎn)。2.射頻電感器的類型和特性根據(jù)不同的工藝方法，射頻電感器可分為三種類型:纏繞型、多層型和薄膜型。外部照片分別如圖1所示。圖1。1的外部照片。射頻感應(yīng)器(繞組型)將導(dǎo)線纏繞在非磁性材料上形成線圈。繞組類型的Q值高嗎？低DC阻抗？強(qiáng)電流？大電容特性。其中，突出的特點(diǎn)是高Q值(代表線圈質(zhì)量的值)，所以它被廣泛應(yīng)用于天線周圍的電路中。(多層)線圈模型印刷在非磁性板上，并且線圈通過(guò)重疊多個(gè)非磁性板形成。由于其體積小、能量高、可靠性高，被廣泛應(yīng)用于射頻電路中。(薄膜型)線圈通過(guò)與半導(dǎo)體如集成電路(集成電路)(通過(guò)拋光使其感光的工藝方法)相同的工藝方法形成，并且具有小尺寸、能量和低背？狹義偏差？窄靈敏度區(qū)間的特征。線圈類型也用作多層類型類似用途的例子。表1總結(jié)了不同制造工藝的射頻電感的特性和功能電路。表1。不同類型射頻電感的特點(diǎn)和電路類型的使用特點(diǎn)使用電路繞組高Q值低DC阻抗高電流大電感天線環(huán)繞多層微型低能量高可靠性通用射頻電路薄膜微型低背阻電感偏差窄電感間隔高Q值射頻阻抗綜合電路天線環(huán)繞3。射頻電感陣列圖2是村田射頻電感陣列的列表。圖2。村田制造研究所射頻電感器清單。繞組型的zui的小尺寸為0.5mmx0.4mm，實(shí)現(xiàn)了小尺寸。世界上0.25毫米x0.125毫米QP01HQ系列超小尺寸已經(jīng)以膠片形式發(fā)布，其他尺寸和系列的產(chǎn)品也在不斷開(kāi)發(fā)。由于不同大小和系列的Q值的大變化可以統(tǒng)一，因此可以根據(jù)所需的Q特性選擇合適的系列。

設(shè)計(jì)定制電感

電感器制造商在標(biāo)準(zhǔn)器件系列方面取得了巨大進(jìn)步。在過(guò)去10年中，這一類別中的現(xiàn)成零件的選擇顯著增加。然而，越來(lái)越多的工程師正在從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)他們自己的電感器和變壓器。

標(biāo)準(zhǔn)組件制造商不可能提供每個(gè)設(shè)計(jì)所需的準(zhǔn)確信息。如果你有一些處理設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)，定制是一個(gè)好方法。磁芯和線軸的可用性表明這越來(lái)越普遍。一些流行的磁芯可以從Digikey和Mouser購(gòu)買(圖1)。選擇仍然非常有限，但這是一個(gè)好的開(kāi)始。選擇電感值

許多工程師認(rèn)為，應(yīng)該使用單個(gè)電感值來(lái)實(shí)現(xiàn)給定的設(shè)計(jì)。例如，他們可能已經(jīng)閱讀了應(yīng)用筆記或教科書(shū)來(lái)設(shè)置L-down轉(zhuǎn)換器中的電流紋波值。我想提醒大家不要對(duì)這項(xiàng)技術(shù)有太多的信心。實(shí)際上，轉(zhuǎn)換器中可以工作的電感范圍非常大[2]。它的范圍可以從40到1，紋波電流與DC電流的比率從5%到200%不等。200%的值可能看起來(lái)太大，這意味著L-down轉(zhuǎn)換器以不連續(xù)模式運(yùn)行。然而，在這種模式下可以獲得軟交換的一些優(yōu)勢(shì)。一些復(fù)雜而密集的轉(zhuǎn)換器就是這樣設(shè)計(jì)的。對(duì)于沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的工程師來(lái)說(shuō)，這有時(shí)很難接受，但是電感值沒(méi)有“正確”的答案。實(shí)驗(yàn)和測(cè)試是zui實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序優(yōu)化設(shè)計(jì)的佳方式。不要害怕設(shè)計(jì)迭代——只要學(xué)會(huì)如何有效地利用你的時(shí)間。圖2顯示了一個(gè)應(yīng)用，其中我們希望設(shè)計(jì)一個(gè)電感——一個(gè)工作頻率為300kHz的300瓦壓降L電壓轉(zhuǎn)換器。

電感值決定轉(zhuǎn)換器中的紋波電流。圖3示出了具有兩個(gè)不同紋波值的偽l-真，一個(gè)是負(fù)載電流的20%，另一個(gè)是負(fù)載電流的80%。有了現(xiàn)關(guān)設(shè)備和高質(zhì)量的輸出電容，任何設(shè)計(jì)都可以很好地工作。紋波為80%的小電感具有更好的磁效率，但峰值電流會(huì)更高，輸出電壓紋波會(huì)更大。整體性能的真實(shí)數(shù)字可以像[3]中一樣快速地進(jìn)行模擬，并通過(guò)測(cè)量每種情況下的實(shí)際硬件進(jìn)行驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器時(shí)，我們可以輕松更換磁性元件，以便快速評(píng)估各種設(shè)計(jì)。選擇正確的電感值是一個(gè)迭代過(guò)程。在鐵芯和繞組設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)每個(gè)值之前，選擇的全部意義并不明顯，因此在評(píng)估磁迭代之前，不要確定電感的值。

要設(shè)計(jì)的電感器的基本元件如圖4所示。我們需要選擇磁芯面積、匝數(shù)、磁芯材料和間隙來(lái)設(shè)計(jì)電感。我們采取的步是選擇磁芯區(qū)域。每種設(shè)計(jì)都可以提供非常寬的磁芯區(qū)域。我們鼓勵(lì)初級(jí)設(shè)計(jì)師嘗試不同的評(píng)估，以快速獲得經(jīng)驗(yàn)并建立知識(shí)庫(kù)。圖5顯示了選擇范圍。低端受到間隙大小(您不希望它太大)和電感熱性能的限制。如果冷卻效果好并且設(shè)計(jì)空間非常緊湊，您將選擇范圍底部的核心面積值。

醉的大面積是醉的小面積的25倍。超過(guò)這個(gè)尺寸，磁芯中的間隙變得太小而無(wú)法控制，并且浪費(fèi)了磁芯面積。隨著尺寸越來(lái)越大，部件的溫度將降低。大多數(shù)磁學(xué)手冊(cè)、教科書(shū)和手冊(cè)試圖將可用磁芯面積的范圍縮小到給定能量存儲(chǔ)的單一值。這是人為的限制，因?yàn)樵谶@些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中沒(méi)有冷卻輸入。Zui愿意嘗試現(xiàn)有的產(chǎn)品系列，并至少針對(duì)幾種不同的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，以理解選擇的意義。

對(duì)于降低L電壓的例子，我們首先計(jì)算電感乘以峰值電流的平方。取值7μH，圖3所示的峰值電流為25A。然后將產(chǎn)品標(biāo)繪在圖5的x軸上，所用的小磁芯面積約為0.45cm2。然后選擇的磁芯是Ferroxcube或TDK的RM8磁芯，如圖1所示。內(nèi)核始終可用，是電力行業(yè)的熱門(mén)選擇。

電容和電感在交流電下會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電流的熱效應(yīng)？

我們知道，交流正弦電路中的電感由于反電動(dòng)勢(shì)，其兩端的電壓和電流相差近90度。對(duì)于純電感電路，相位差等于90度。

讓我們看一下圖1:注意將電源波形圖與電壓和電流波形圖進(jìn)行比較。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)電感在一段時(shí)間內(nèi)從電源獲取電能，在另一段時(shí)間內(nèi)將電能回饋給電網(wǎng)。如果不考慮電源和電感之間的線電阻，電感可以被視為不消耗能量。

電容的情況類似于電感的情況。差別只是電壓和電流之間的相位差:一個(gè)比電壓高90度，另一個(gè)比電流高90度。

與電阻不同，我們稱之為電感電容和電源無(wú)功之間的功率交換，這意味著它們不消耗有功功率。但事實(shí)真的是這樣嗎？

在我們的研究中，導(dǎo)線的線路電阻可以忽略，但在實(shí)際配電系統(tǒng)中，由于電流規(guī)模大，必須考慮線路電阻。

我們這樣想:當(dāng)電感和電容等無(wú)功負(fù)載與電源交換無(wú)功功率時(shí)，相應(yīng)的無(wú)功電流將不可避免地流經(jīng)兩者之間的電纜。電纜上既有電阻負(fù)載產(chǎn)生的有功功率電流，也有電感/電容產(chǎn)生的無(wú)功功率電流，兩者都會(huì)使電纜發(fā)熱。

我們把與無(wú)功功率相對(duì)應(yīng)的加熱稱為“無(wú)功功率交換引起的電纜有功功率消耗”，這是一個(gè)有點(diǎn)尷尬的名詞組合。