電感器是開關轉換器中非常重要的元器件,如用于儲能及功率濾波器。電感器的種類繁多,例如用于不同的應用(從低頻到高頻),或因鐵芯材料不同而影響電感器的特性等等。用于開關轉換器的電感器屬于高頻的磁性組件,然而因材料、工作條件(如電壓與電流)、環境溫度等種種因素,所呈現的特性和理論上差異很大。因此在電路設計時,除了電感值這個基本參數外,仍須考慮電感器的阻抗與交流電阻和頻率的關系、鐵芯損失及飽和電流特性等等。本文將介紹幾種重要的電感鐵芯材料及其特性,也引導電源工程師選擇市售標準的電感器。
前言
電感器(inductor)是一種電磁感應組件,用絕緣的導線在繞線支架(bobbin)或鐵芯(core)上繞制一定匝數的線圈(coil)而成,此線圈稱為電感線圈或電感器。根據電磁感應原理,當線圈與磁場有相對運動,或是線圈通過交流電流產生交變磁場時,會產生感應電壓來抵抗原磁場變化,而此抑制電流變化的特性就稱為電感(inductance)。
電感器在直流電流如同短路,對交流電流則呈現高阻抗,在電路中的基本用途有扼流、濾波、調諧、儲能等。在開關轉換器的應用中,電感器是最重要的儲能組件,且與輸出電容形成低通濾波器,將輸出電壓漣波變小,因此也在濾波功能上扮演重要角色。
本文將介紹電感器的各種鐵芯材料及其特性,也將介紹一些電感器之電氣特性等,以作為電路設計時,挑選電感器的重要評價參考。在應用實例中,將透過實際范例介紹如何計算電感值,及如何挑選市售標準的電感器。
鐵芯材料之種類
用于開關轉換器的電感器屬于高頻磁性組件,中心的鐵芯材料最是影響電感器之特性,如阻抗與頻率、電感值與頻率、或鐵芯飽和特性等。以下將介紹幾種常見的鐵芯材料及其飽和特性之比較,以作為選擇功率電感的重要參考:
1. 陶瓷芯
陶瓷芯是常見的電感材料之一,主要是用來提供線圈繞制時所使用的支撐結構,又被稱為「空芯電感」(air core inductor)。因所使用的鐵芯為非導磁材料,具有非常低的溫度系數,在操作溫度范圍中電感值非常穩定。然而由于以非導磁材料為介質,電感量非常低,并不是很適合電源轉換器的應用。
2. 鐵氧體
一般高頻電感所用的鐵氧體鐵芯是含有鎳鋅(NiZn)或錳鋅(MnZn)之鐵氧體化合物,屬于矯頑磁力(coercivity)低的軟磁類鐵磁材料。圖1為一般磁鐵芯之磁滯曲線(B-H loop),磁性材料的矯頑磁力HC亦稱為保磁力,系指當磁性材料已磁化到磁飽和后,使其磁化強度(magnetization)減為零時所需的磁場強度。矯頑力較低代表抵抗退磁能力較低,也意味著磁滯損失較小。
<p><span style="color: rgb(102, 102, 102); font-family: NSimSun; font-size: 14px; text-indent: 24px; background-color: rgb(255, 255, 255);">深圳市寶華龍科技有限公司是一家專業的音響方案及音頻功率放大器提供商,主營芯片產品包括音頻功放,充電IC,DC-DC,背光,升壓IC,mos管;目前代理的品牌有嘉興禾潤HT功放IC,臺灣矽睿低壓MOS管,江蘇長電等;是音頻領域廠商的最佳合作伙伴;為客戶提供全方位的技術與銷售支持。寶華龍科技自2006年正式成立以來,秉持“服務、專業、創新、信譽”的經營理念,以完善的供應系統與服務體系、高質高效的工作作風、穩健快捷的步伐為客戶提供最優質、完善、全面的服務,通過整合效率與成本達到最佳平衡的音頻芯片,為客戶提供完整的音響方案及強而有力的技術支持和服務,使得眾多客戶選擇寶華龍科技,而這也是目前寶華龍科技能成長為大陸地區音頻領域中領先的、最具潛力的方案供應商及IC供應商的最重要的原因。</span></p>