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      電感器指南

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      近年來,随着移動設備•家電•汽車•工業設備等全部設備中,組件的小型化•多機能化•高性能化•省電化不斷發展,搭載的電子元件就更加要求小型/薄型化且高性能化。
      其中,組件的核心電源電路伴随着DC-DC轉換器IC的高速轉換,以及使用的電感器的低阻抗化的進一步發展,也越來越要求小型/薄型化•低直流阻抗•對應大電流•高可靠性。本篇文章将介紹能夠滿足這些要求的金屬合金功率電感器的特征。

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      金屬合金功率電感器如圖1所示,使用、『卷線・金屬合金材料・電極』為主,通過金屬合金材料将卷線一體成型,形成電極,是極其簡單的構造。
      村田制作所在這種簡單的構造中,利用獨特的材料技術•繞線技術•成型技術,将電感器商品化。

      金屬合金電感器型号一覽

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      圖1 構造(代表例)

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      金屬合金功率電感器具有以下特征。

      ①對應大電流
      ②平穩的磁氣飽和特性
      ③不依賴周圍溫度的溫度特性
      ④低可聽噪聲(耳朵能夠聽到的頻率範圍的噪聲)
      ⑤低放射噪聲
      ⑥耐沖擊性

      下面将通過與傳統鐵氧體産品比較,來說明這些特征。

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      一般而言決定功率電感器的直流重疊電流值是阻抗值下降30%時的電流值,如圖2所示,即使金屬合金電感器比起鐵氧體電感器小,但它在30%下降點比鐵氧體有所延長。正因如此,才能實現小型且能夠對應大電流。
      區别是金屬合金材料與鐵氧體材料相比,飽和磁通量密度更大,因此儲存能量高。

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      同樣如圖2 所示的直流重疊電流曲線可知,鐵氧體在一定的電流領域内能夠維持阻抗值,但是超過限定領域有急速下降的趨勢。與之相反,從低電流到高電流時,金屬合金具有阻抗值緩慢下降的磁氣飽和特性的特征。
      由此可見,大電流通入電源電路時,金屬合金發生電路短路以及誤操作引發的危險性少。

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      圖2

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      金屬合金使用的磁性材料的突出特征是因周圍溫度引起的透磁率的變動非常小=直流重疊特性不依賴周圍溫度,比較穩定。
      圖3所示是與同樣尺寸•同樣阻抗值的線圈相比,周圍溫度變化時的直流重疊特性。由此可知,金屬合金 不依賴周圍溫度,能夠獲得穩定的直流重疊特性。
      由此可知,金屬合金電感器由于元件的小型化實現了搭載元件的高密度封裝化,從而能夠很好的對應内部溫度的高溫化和高溫時電路穩定性(高可靠性)。

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      圖3

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      由于大電流通過線圈,鐵氧體産品的磁性材料的粘合部位大磁場集中産生磁伸縮現象(磁性材料的磁化強度變化而産生的微小變形現象)和由于卷線間工作的磁性線,卷線發生微小振動,從線圈本身和傳播振動的封裝基闆産生的『keen sounders』(通俗地說就是核心響聲)的現象。金屬合金由微粒的磁性材料形成線圈,所以不存在磁場集中的地方。成型的核心也能夠抑制卷線本身的振動,是很難發生核心響聲的電感器。(圖4 )

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      圖4

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      電感器的物理特性,電流流入時,随着時間的變化,周圍産生磁通量。磁通量洩露會使周圍同類線圈的綜合電感發生變動,甚至會給周圍元件帶來不好的影響(誤操作)等。因為會産生消極影響,所以盡可能是超小影響。
      如圖5所示是相同尺寸線圈通入一定的電流時,實測線圈上面•側面産生的放射噪聲的比較圖。能夠确認金屬合金的上面•側面的磁通量洩露的較小。
      磁性材料間的間隙具有很大的不同,而金屬合金的粒子與粒子之間的間隙非常小。所以洩漏也小。
      因此可以說,其适合組件小型化的搭載元件的高密度封裝化,此外,組件基闆上元件布局時無需考慮幹擾,自由度比較高。

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      圖5

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      智能手機等攜帶設備實際使用時,很多時候會被粗暴對待,所以要求搭載元件具有優越的耐沖擊性。
      當不小心掉了一個組件時,組件的外殼對内部基闆産生的瞬間機械應力當然會非常大,基闆也會産生較大的彎曲。由于基闆彎曲,會對搭載元件産生彎曲應力,也會接觸到屏蔽闆、外殼,而搭載元件必須能夠承受這些。
      圖6所示是在一定條件下自由落體試驗的比較結果。
      與鐵氧體相比,金屬合金是一體成型,且機械應力隻集中在一處,所以不易破損。
      由結果來看,和特征⑤說明的内容一緻,無需考慮封裝位置,元件布局自由度高。

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      圖6

      以上是金屬合金功率電感器的主要特征

      金屬合金功率電感參考這裡

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      本次主要說明了金屬合金産品的主要特征。
      作為金屬合金的産品陣容,村田制作所提供為對應整個市場•組件,提供從小型到大型的金屬合金産品。

      『電流再大一點、元件空間再小一點…』
      『為了縮小組件,内部溫度由于周圍元件産生的溫度變高…』
      『組件設計完後,為防萬一試驗了一下,結果線圈周邊發出的聲音超過規定水平…』
      『因為高密度化、元件空間有限制…同類元件之間的幹擾…』
      『即使組件掉落,在某種程度上不會損壞的元件…』

      如果您也有像這種在設計前期設想的問題、故障發生、期待等,請一定試用一下村田制作所的金屬合金産品。

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      株式會社 村田製作所
      EMI事業部 商品技術部 商品技術3課

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