磁珠+叠层电感-顺络

1、SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P1 EMC元器件 2016.5 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P2 1、EMC基本概念 q 电磁兼容定义 q 电磁干扰三要素 q 滤波元件 2、顺络电子EMC元器件 v 磁珠 3、顺络电子叠层电感产品 内容 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P3 EMC EMI EMS Electromagnetic Compatibility （电磁兼容性） 设备的一种能力，它在其 电磁环境中能完成它的功 能，而不至于在其环境中 产生不能

2、容忍的干扰。 Electromagnetic Interference （电磁干扰） 任何能中断、阻碍、 降低或限制电子设 备有效性能的电磁 能量。 Electromagnetic Susceptibility （电磁敏感性） 设备、分系统或系 统暴露在电磁辐射 下所呈现的不希望 有的相应程度。 EMC定义和含义 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P4 电磁干扰三要素 三要素 传导耦合 辐射耦合 干扰源耦合通道受感器 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P5 - 在噪声源处抑制 暴露在噪声下的元件或设备 屏蔽

3、 滤波元件 噪声源 屏蔽 抑制电磁干扰的原理 - 硬件回路 - 通过屏蔽保护电路 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P6 EMC 主要解决方法 Good Electrical 0nH(L10nH)Murata LQG15HS, TDK MLG1005S SDCL1005- M02 +0.3nH(L10nH); 0nH(L10nH)Murata LQG15HN, TDK MLG1005M 叠层射频电感的对应 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P56 不良项目根本原因不良原因分析解决措施 PathLoss不良

4、、校准不良、 灵敏度偏低等 。不良比例一 般大于1% 匹配电路中的电感 (电容)使用不合适 。具体而言，当电 感(电容)贴于主板 后在应用频率下所 表现的电感量(电 容量)并非最优值 致匹配不良 不同厂家标称感值相同的 产品在应用频率下电感量 有偏差，直接替换导致不 良 以新厂家系列产品重新调试，取应 用最优值所对应的电感型号量产 初始调试选型不佳，未选 择最优电感值，部分上下 限偏差产品匹配不良 取临近电感值产品重新调试，选择 应用最优值所对应电感型号量产 电感极性，不同方向贴片 时表现的电感量有偏差导 致匹配不良 使用带方向标记的电感调试及量产 两并行电感贴片方向不妥当致互相干扰使用带方向

5、标记的电感调试及量产 灵敏度偏低， 不良率近100% 应用频率下电感Q值偏低 选用绕线陶瓷电感或其他类型高Q 值电感 叠层射频电感的应用注意事项 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P57 不良项目根本原因常见不良原因解决措施 线路压降不良 ，不良率一般 高于10% 电感RDC与要求不 匹配，多见于扼流 线路 不同厂家电感替换，RDC 有差异 以新厂家产品重新调试 电感线路不导 通，不良率一 般低于1% 电感开路 电感中有过大持续电流通 过使电感电极烧断，如音 频功放电路的电感额定电 流小于工作电流而开路 使用更低RDC产品，必要时采用更 大尺寸电感或

6、要求电感厂家重新设 计低RDC产品 电感中有脉冲电流通过使 电感电极烧断，如按键电 路中的电感遭受ESD冲击 开路 设计保护电路，或使用更低RDC产 品，必要时采用更大尺寸电感或要 求电感厂家重新设计低RDC产品 电感处于主板边缘，分板 时过大应力致电感电极断 开 合理布局PCB上电感的位置和摆放 方向；减小分板应力 电感虚焊或焊接偏 位 参考下页焊接不良原因分 析 参考下页焊接不良解决措施 叠层射频电感的应用注意事项 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P58 不良项目常见不良原因解决措施 电感焊接性不良 锡膏、焊接条件、焊盘设计不合 理 按照规格书

7、推荐的焊盘设计，使用规 格书推荐的焊接条件和锡膏等 PCB布局不合理，器件间间距过 小致电感焊接受周边器件影响。 合理布局器件，避免间距过小问题 电感焊接电极面状况不佳，常见 于绕线电感 由电感厂家改进，优化焊接电极面 电感过期致焊接性不佳更换焊接性合格的产品 叠层射频电感的应用注意事项 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P59 叠层电感产品详细介绍功率电感 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P60 功率电感功率电感 绕线型 叠层型 顺络型号 SWPA/SPH 顺络型号 MPH 顺络型号 WPN 铁氧体磁芯

8、铁合金磁芯 铁氧体磁体铁合金磁体 顺络型号 MPM 顺络电子的功率电感产品 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P61 u滤波（Filtering），如高功率音频功放电路 u电源扼流（Power line choke），如Buck电路 u储能（Inductive storage），如Boost电路 功率电感的应用 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P62 Buck电路精简模型 1、K闭合后，D关断，电流流经L，L是储能滤波电感，它的作用是在K接通Ton期间 限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对

9、R进行电压冲击，同时把电 感电流IL转化成磁能进行能量存储；与R并联的C是储能滤波电容，如此R两端的电压 在Ton期间是稳定的直流电压 2、在K关断期间Toff，L将产生反电动势，流过电流IL由反电动势eL的正极流出，通 过负载R，再经过续流二极管D，最后回到反电动势eL的负极。由于C的储能稳压， Toff阶段的输出电压Uo也是稳定的直流电压 K闭合时，L两端有压降，意味着UoUi, BUCK电路一定是降压电路 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P63 对Buck电路，电感上的纹波电流 I=(Vin-Vout)D/(LFsw)=Vout(1-D)/(

10、LFsw) 式中，Vin:输入电压；Vout:输出电压 Fsw :开关频率；I: 电感上通过的电流峰峰值，即纹波电流 D:占空比，D=Ton/T=Vout/Vin=Iout/Iin 注：公式假设如下：所有器件均为理想器件，即各器件功耗为0。若考虑实际器件的压降、功耗等，公 式将略有差异，对本文所述电感估算方法，可忽略之。 可见，纹波电流与电感值成反比。一般的，取纹波电流不超过最大稳态输出电流的30%，因而可计算 在最大稳态输出电流时，所需最小电感值Lmin1： Lmin1=(Vin-Vout)D/(Irate0.3Fsw) 对于开关电源上所用的电感，其精度一般为20%，因此，考虑电感的精度，在

11、最大稳态输出电流时 电感的最小中心值Lmin2为： Lmin2=Lmin1/(1-20%) 由于电感在较高偏置电流情况下其感值会下降，即电感具有饱和特性，而电感厂家所标电感值一般均 在低偏置电流情况下测试，因此，须根据上式计算结果，并通过电感厂家提供的饱和电流曲线来找出 低偏置电流时所需的最小电感值Lmin3 Buck电路电感选型 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P64 例如：为某降压型DC-DC转换器选择合适电感量：输入电压Vin=3.7V，输出电压Vout=1.1V，开关频率 Fsw=2.25MHz，输出的最大稳态电流Irate=1.0A。 纹

12、波电流I取为30%Irate，则在最大稳态输出电流下所需的电感值： Lmin1= 1.1（1-1.1/3.7）/（2.251.00.3）H=1.15H 取精度为20%，则最大稳态输出电流下所需电感值中心值为： Lmin2=1.13H/（1-20%）=1.43H 在电感厂家提供的电感系列饱和电流曲线中查找对应（以SWPA252010系列为例），可见，须选择在 1.3A偏置电流下的电感值大于Lmin2的SWPA252010S2R2MT。 Buck电路电感选型 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P65 Buck电路电感选型 一般的，满足上述电感值条件的电感

13、器有多种型号，此时须考虑这些备选电感的 其他参数了： 温升电流特性：电感的温升电流Irms应大于最大稳态输出电流，很多时候， 为确保产品可靠性，温升电流应留一定余量； 产品尺寸：一般来说尺寸越大性能越好； 产品DCR：DCR越低则电感直流损耗越低，转换效率越高； 产品类型：带屏蔽的电感比不带屏蔽的电感好，改善EMI； SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P66 Boost电路精简模型 当K接通时，Ui开始对L充电，流过L的电流iL开始增加，同时电流在L中也要产生反电 动势eL，C向R放电，形成稳定电压Uo 当K由接通转为关断的时候，为了保持励磁不变，L

14、也会产生反电动势eL。eL反电动势 的方向与开关K关断前的方向相反，但与电流的方向相同,在控制开关K两端的输出电 压uo等于输入电压Ui与反电动势eL之和。 在开关关断Toff期间，K关断，L把电流iLm转化成反电动势，与输入电压Ui串联迭加， 通过整流二极管D继续向负载R提供能量，R两端形成稳定电压输出Uo=Ui+eL BOOST输出电压高于输入，是一个升压电路 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P67 对Boost电路，电感上的纹波电流 I=VinD/(LFsw)=(Vout-Vin)(1-D) /(LFsw) 式 式中，Vin:输入电压，Vou

15、t:输出电压 Fsw :开关频率，D:占空比，D=Ton/T=1-Vin/Vout 为保证Boost电路在调节输出电流时的稳定性，在低负载时电感电流为断续电流模式（DCM），高负 载时电感电流为连续电流模式（CCM）。一般的，当输出电流为最大稳态输出电流的60%80%时 （），使电感电流处于临界电流模式，临界电流模式时Iinductor=I/2；由式知电感值越大，则 电感纹波电流越小，在越低的的输出电流时即进入连续电流模式。 又以转换效率计算Iinductor为： Iinductor=VoutIrate/(Vin) 由此计算得在Iinductor偏置电流情况下的电感值L1应为： L1= (Vo

16、ut-Vin)(1-D)/(IFsw)= (Vout-Vin)(1-D)/(2IinductorFsw) = (Vout-Vin)(1-D)/2VoutIrateFsw /(Vin) #式 由于Boost电路对电感值的要求比Buck更不严格，因此在公称电感值选取步骤中，我们无须再对精度 进行相关计算，只须考虑电感的饱和特性即可。与前述方法相同，根据#式计算结果，通过电感厂家提 供的饱和电流曲线来找出低偏置电流时所需的电感值L2。 Boost电路电感选型 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P68 例如：为某升压型DC-DC转换器选择合适电感量：输入电压

17、Vin=3.7V，输出电压Vout=30V，开关频率 Fsw=0.6MHz，输出的最大稳态电流Irate=0.02A。 按如下假设一计算： A、当输出电流为最大稳态输出电流的80%时，使电感电流处于临界电流模式； B、转换效率=70%。 计算知最大稳态输出电流的80%的电流Iinductor为：I=300.020.8/3.7/0.7=0.185A 则在Iinductor电流下所需的电感值： L1= （30-3.7）3.7/30/（20.60.185）H=14.59H 在电感厂家提供的电感系列饱和电流曲线中查找对应（以SWPA3012系列为例），可见按照我们 的设定条件，可选择SWPA3012S

18、150MT。 按如下假设二计算： A、当输出电流为最大稳态输出电流的60%时，使电感电流处于临界电流模式； B、转换效率=75%。 计算知最大稳态输出电流的60%的电流Iinductor为：I=300.020.6/3.7/0.75=0.13A 则在Iinductor电流下所需的电感值： L1= （30-3.7）3.7/30/（20.60.13）H=20.84H 在电感厂家提供的电感系列饱和电流曲线中查找对应 （以SWPA3012系列为例），可见按照我们的设定条件， 可选择SWPA3012S220MT 综合假设一和假设二， 可知可选择的电感范围为15uH22uH。 Boost电路电感选型 Sun

19、lordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P69 Boost电路电感选型 从前文叙述中，我们可知在Boost电路中的电感纹波电流都比较大，在如此大的纹 波电流下，电感的交流损耗（磁损）将变得不可忽略，甚至超过直流传导损耗（ 铜损）成为电感的主要损耗，从而成为影响转换效率的重要原因。因而Boost电路 的电感选择非常复杂，须综合考虑电流模式转换临界点、直流电阻、转换效率等 多方面信息。 温升电流特性：电感的温升电流Irms应大于最大稳态输出电流，很多时候， 为确保产品可靠性，温升电流应留一定余量； 产品DCR：DCR越低则电感直流损耗（铜损）越低，有利于获得较高的转

20、换 效率； 产品尺寸：一般来说尺寸越大性能越好； 产品类型：带屏蔽的电感比不带屏蔽的电感好，改善EMI； SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P70 电感量Q值/RAC 方向性/漏 磁 RDC饱和电流温升电流 滤波 电源扼流 / 储能 / ：应用条件下的Q值/RAC；数量多代表相关性强，/代表无关 功率电感特性与应用的相关性 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P71 功率电感常见应用问题 u蜂鸣声 原因建议解决措施 通过电感导线的变化电流产生变化 的磁场，而通电导线在变化的磁场 中将受不断变化的力（安培力）而

21、 发生轻微振动；当此振动与电感的 机械共振频率相近时，振动音量将 变得较高。 1.使用有磁性胶固定的功率电感，如我司 SWPA/SPH系列； 2.调节通过电感的信号频率，以避开电感的机 械共振频率； 3.更换电感，如：换稍大/小电感值；换稍大/ 小尺寸产品，以改变机械共振频率，从而避开 信号频率。 SunlordSunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P72 u转换效率低（尤以升压电路居多） 常见不良描述原因建议解决措施 1.电感发烫，温升超过 40； 2.实测转换效率低； 3.电感短路； 4.电感开路； 5.用于背光的电感致屏 幕亮度不足或黑屏； 1.RDC偏大致传导损耗（或 称铜损/线损）过大； 2.RAC偏大致交流损耗（或 称铁损/磁损）过大； 3.电感值偏低/饱和特性不佳 /电感因其他原因（如手工 焊高温等）已短路，造成电 流纹波过大（可采用示波器 测试），使交流损耗过大。 1.选择更低RDC电感； 2.选择更低RAC电感； 3.选择更高电感值/更优饱和特性电 感降低纹波电流； 一般的，1和3难以兼顾，此时须在 此两项指标中寻求平衡，必要时选 择更大尺寸电感。 4.提高DC-DC开关频率（须综合考 虑