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          貼片功率電感在低功耗電源上有哪些應用?


          貼片功率電感是閉合回路的一種屬性,當貼片電感的線圈通過電流后,貼片電感在線圈中形成磁場感應,感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。

          ?貼片功率電感

          超低功率或者超高功率開關電源,并不象一般開關電源那樣容易選擇,目前常規的電感都是為一些主流設計所制造,并不能很好地滿足一些特殊設計。
          超高效率Buck電路的電感選擇問題,典型應用實例就是小體積電池長時間供電設備,在這種電路中,讓工程師感到棘手的問題主要是電池容量(成本與體積)與Buck電路體積、效率之間的矛盾。
          為了減小開關電源的體積,最好選擇盡可能高的開關頻率,但是開關損耗以及輸出電感的損耗會隨著開關頻率的提高而增大,而且很有可能成為影響效率的主要因素,正是這些矛盾大大提高了電路設計的難度。
          Buck電路的電感要求:對工程師而言,鐵磁性元件(電感)可能是最早接觸的非線性器件,但是根據制造商提供的數據,很難預測電感在高頻時的損耗。
          因為制造商通常只提供諸如開路電感、工作電流、飽和電流、直流電阻以及自激頻率等參數,對于大部分開關電源設計來說,這些參數已經足夠了,并且根據這些參數選擇合適的電感也非常容易。
          但是,對于超低電流、超高頻率開關電源來說,電感磁芯的非線性參數對頻率非常敏感,其次,頻率也決定了線圈損耗。
          對于普通開關電源,相對于直流I2R損耗來說,磁芯損耗幾乎可以忽略不計。所以通常情況下,除了“自激頻率“這個與頻率有關的參數外,電感幾乎沒有其他與頻率相關的參數。
          但是,對于超低功率、超高頻率系統(電池供電設備),這些高頻損耗(磁芯損耗和線圈損耗)通常會遠遠大于直流損耗。
          磁性方向近似的鄰近磁針會互相影響,從而形成“聯盟”。雖然這些磁針由粘合材料包裹,物理上彼此獨立,但它們之間的磁場是相互關聯的。
          我們稱這些“聯盟”為“單元”。而單元的邊界就是內部“聯盟”與外部磁針的分割面。在單元的邊界外的磁針比較難與邊界內的“聯盟”聯合。我們稱這些邊界為“單元壁”,這個模型常用來解釋磁芯的許多基本參數。
          在對磁芯施加磁場時(對線圈施加電流),方向不同的單元相互之間相關聯。當足夠強的電流形成外加磁場時,那些靠近線圈的單元所處的磁場更強,會首先形成聯合(更大的單元)。
          而此時處在深一層的單元還未受到磁場的影響,聯合起來的單元與未受到影響的單元之間的單元壁會在磁場的作用下,持續向磁芯中心移動,如果線圈中的電流不撤銷或翻轉的話,整個磁芯都將會聯合在一起,整個磁芯的磁針聯合在一起,我們稱為“飽和”,電感制造商給出的B-H磁滯回線正表示磁芯從被磁化的初始階段到飽和階段的過程。
          如果將電流減弱,那么單元就會向自由的初始態轉變,但是有些單元會繼續保持聯合的狀態,這種不完全的轉化就是剩磁(可以在磁滯回線中看出)這種剩磁現象就會在下一次單元結合時體現為應力,導致磁芯損耗。
          每個周期內的磁滯損耗為:WH=mH×dI式中積分為磁滯回線中的包羅面積,磁芯從初始電感量到峰值電感量,再回到初始電感量的整個過程。
          而在開關頻率為F時的能量損耗為:PH=F×mH×dI計算這些交流損耗看起來似乎容易,但是在高頻、中等通流密度下,情況將異常復雜,每個電路都存在一些對磁芯損耗有影響的參數,而這些參數一般都很難量化。
          比如:離散電容、pcb布局、驅動電壓、脈沖寬度、負載狀態、輸入輸出電壓等。不幸的是,磁芯損耗受這些參數影響很嚴重。
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