片式電感和其應(yīng)用

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1、片式電感及其應(yīng)用錢振宇，史建華根據(jù)電感器在線路中發(fā)揮的功能，主要有兩方面的應(yīng)用，分別是起波形發(fā)生器和扼流電抗器的作用。在波形發(fā)生方面，有諧振電路，振蕩電路，時(shí)鐘電路和脈沖電路等等的應(yīng)用。這類電路中的電感器必須具有Q值高、電感偏差小和溫度穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。其中，高的Q值使電路具有尖銳的諧振峰值；窄的電感偏差則保證了諧振頻率偏差盡可能地??；至于穩(wěn)定的溫度系數(shù)則保證諧振頻率具有穩(wěn)定的溫度變化特性。而扼流電抗器是將電感器作為扼流線圈來(lái)使用，這在電源線路中有廣泛應(yīng)用。這時(shí)電感器的主要參數(shù)是額定的工作電流、低的直流電阻和低的Q值。對(duì)電源線

2、路來(lái)說(shuō)，濾波電路應(yīng)當(dāng)有盡可能寬的頻率抑制特性，因此，這種電感器并不需要有高的Q值；而低的直流電阻則可以保證在額定電流在通過(guò)電感器時(shí)，有著最小的電路壓降。這樣看來(lái)，同樣是一個(gè)電感器，不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)電感器的性能要求是不同的。1片式電感的結(jié)構(gòu)片式電感的結(jié)構(gòu)分類，分為繞線型和疊層型兩大類。繞線型電感器是將細(xì)的導(dǎo)線繞在軟磁鐵氧體磁芯上制成，外層一般用樹(shù)脂封固。其工藝?yán)^承性強(qiáng)，但體積小型化有限。而片式疊層電感器則不用繞線，是用鐵氧體漿料和導(dǎo)體漿料交替印刷、疊層、燒結(jié)，形成閉合磁路；它采用先進(jìn)的厚膜多層鈍化技術(shù)和疊層生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了超小

3、型表面安裝。疊層型電感的主要特點(diǎn)是有磁屏蔽和直流電阻小。與繞線型相比，電感量和可允許通過(guò)的電流相對(duì)較小，但是更適合在高頻下使用。按照片式電感的材料可分成以鐵氧體磁性材料為基體和陶瓷材料為基體兩個(gè)大類。前者采用鎳鋅和錳鋅為材料所制成各種小型鐵氧體磁芯。在大多數(shù)片式電感器，特別是片式功率電感器、片式電磁干擾抑制器一般都使用鎳鋅為材料的鐵氧體磁芯。錳鋅鐵氧體磁芯則主要用在片式變壓器和片式低頻電感中。至于采用低介電常數(shù)陶瓷材料所制成的高頻片式疊層電感器，在制作中考慮了抑制雜散電容的問(wèn)題，所以用它做成的疊層電感器可以獲得比較高的自諧振

4、頻率，被用在亞微波到微波波段，尤其適合移動(dòng)電話向高頻化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的需要。1.1片式疊層電感器片式疊層電感器，是電感領(lǐng)域重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。制作時(shí)不用繞線，而用鐵氧體漿料和導(dǎo)電漿料交替進(jìn)行多層印刷，然后通過(guò)高溫?zé)Y(jié)，形成有閉合磁路的電感線圈（見(jiàn)圖1）。或者將微米級(jí)鐵氧體薄片進(jìn)行疊層，每個(gè)磁性層有印刷的導(dǎo)體圖案和孔，孔中填充導(dǎo)電材料，從而把上層圖案和下層圖案連結(jié)起來(lái)，經(jīng)過(guò)加壓、燒結(jié)，形成一體化的多層電感器。這類電感器的制作工藝更加適合于尺寸的微小型化，和生產(chǎn)的大規(guī)?；?。從圖中結(jié)構(gòu)看，片式疊層電感器與片式鐵氧體磁珠并無(wú)差別圖11片式

5、疊層電感器與片式繞線電感器相比有諸多優(yōu)點(diǎn)：尺寸小，有利于電路的小型化；磁路封閉，不會(huì)干擾周圍的元器件，也不會(huì)受臨近元器件的干擾，有利于元器件的高密度安裝；一體化結(jié)構(gòu)，可靠性高；耐熱性、可焊性好；形狀規(guī)整，適合于自動(dòng)化表面安裝生產(chǎn)。目前這類產(chǎn)品已取得較大進(jìn)展，并通過(guò)改進(jìn)磁性材料性能、改善內(nèi)部磁路結(jié)構(gòu)和加速器件小型化等措施，不斷拓展其應(yīng)用市場(chǎng)。片式疊層電感器是面向便攜式電話等移動(dòng)通信終端的高頻毫微亨級(jí)電感器，以及面向個(gè)人電腦等高速數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備的噪聲抑制器。1.2繞線型片式電感另一種形式的片式電感器是片式繞線電感器，這是對(duì)傳統(tǒng)

6、繞線型電感器的一種改進(jìn)，采用微小型工字型磁芯，經(jīng)繞線、焊接、電極成型、塑封等工序制成，見(jiàn)圖2。這種類型的片式電感生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，電性能優(yōu)良（電感量大，品質(zhì)因素高），適合于大電流通過(guò)，可靠性好。但受磁芯尺寸和制造工藝限制，進(jìn)一步微小型有困難。塑殼磁芯電極圖2還有一種片式繞線電感是采用H型陶瓷芯，經(jīng)過(guò)繞線、焊接、涂復(fù)、環(huán)氧樹(shù)脂灌封等工藝制成，見(jiàn)圖3，由于電極已預(yù)制在陶瓷芯體上，制造工藝更加簡(jiǎn)單，而且可以進(jìn)一步小型化。這類電感的電感量較小，但自諧振頻率高（通常為5～6GHz，最高達(dá)12.5GHz），更適合高頻使用。圖32片式電感與片

7、式磁珠的區(qū)別在電磁兼容對(duì)策器件中，片式電感主要是用來(lái)抑制電磁干擾的發(fā)生。所以比較電感器與磁珠（包括片式電感與片式磁珠）也應(yīng)該從這個(gè)主題出發(fā)。電感器本身是一個(gè)無(wú)功元件，它在電路中不消耗能量。電感器之所以能夠阻止高頻信號(hào)在線路中流通，發(fā)揮對(duì)電磁干擾的抑制作用，是因?yàn)殡姼衅髟诟哳l信號(hào)作用下體現(xiàn)了一個(gè)高阻抗元件，阻止了高頻信號(hào)在線路中的流通，而將高頻信號(hào)反射回干擾源。就這個(gè)應(yīng)用的頻率范圍來(lái)說(shuō)，很少有超過(guò)50MHz的。對(duì)磁珠來(lái)說(shuō)，它本身是一個(gè)軟磁鐵氧體磁芯，串聯(lián)在需要抑制干擾的線路上，誠(chéng)然在頻率較低時(shí)，鐵氧體磁珠在串聯(lián)電路上仍然體現(xiàn)為

8、一個(gè)電感，但是由于穿過(guò)磁芯的導(dǎo)線匝數(shù)較少，形成電感的電感量較小，對(duì)較低頻率的干擾信號(hào)的抑制作用有限。然而對(duì)于頻率更高的干擾，由于磁芯的磁導(dǎo)率的降低，導(dǎo)致電感器的電感量減小，感抗成分在減小，因此磁珠的電感成分對(duì)于高頻干擾的阻擋作用在減少。而與此同時(shí)，磁芯的損耗（渦流損耗）卻在增加。后者等效為