Technical article
电感器的使用方法
下面将电感器按照用途分类,来检验其使用方法。
电源电路用电感器
开关电源、DC/DC换流器等能量转换电路中使用的电感器。多数情况下用作“轭流线圈”。
设计电源设备时,分散产生的热量是重要的设计要点,在选择热量发生源的变压器和电感器时,也务必要选择低损耗的类型。
图-13是用作手机电池充电器的AC适配器的电路图。
L1和L2都是用来去除噪声的电感器。AC适配器要插入家中的插座使用,因此需要去除噪声,以防AC适配器内部产生的电磁噪声传导至其他设备。
低通滤波器通常由跨线电容器Cx和线路旁路电容器Cy组成。如图13所示,L1、L2均用作正常模式电感器。C1是起到跨线电容器作用的薄膜电容器。
L3是平滑用轭流线圈。其作用是以经过二极管整流、电容器平滑后含有纹波的输出电流为对象,使用轭流线圈的阻抗进行平滑。轭流线圈中会通过AC适配器的输出电流,计算出必要的电感值后,请参考留给轭流线圈的贴装空间,尽可能选择直流电阻低的轭流线圈。
高频电路用电感器
RF电路的共振用电感器、阻抗匹配、谐波陷波器等,要选择高频特性优异的电感器。
选择Q值高的电感器
Q是衡量高频损耗的指标。与电源电路用电感器的铜损一样,考虑的重点是电阻值低。但这里必须要考虑的电阻值并不是直流电阻,而是高频电阻。
高频时趋肤效应(skin effect)趋于明显,因此与导体的截面积相比,增大表面积更加重要。而且,铁芯内的磁通量也存在相同的现象,所以要通过增大线圈直径来降低实效磁阻。
选择自共振频率高的电感器
在高频带,构成电感器的绕线与外部端子等相互影响,会产生微小的杂散电容Cr。Cr与电感器的电感L有发生共振现象的频率(fo),在共振频率以上时,电感器表现出符合电容器特征的阻抗特性。(图-15)
尽管高频电感器的设计考量周密,但在使用比较大型的电感器和高电感值的电感器时,依然需要加以注意。
电感器生产厂家的产品目录中记载了自共振频率的数据,请确认其能够在所用频率下使用。
选择电感偏差小的电感器
在电感器的制造工序中,材料和加工精度免不了出现波动。产品之间和批次之间必然会产生偏差。
在需要为操作偏差确保余量的电路中,与其他元件一样,电感器也要选择偏差小的规格。
高频电感器的使用示例
VCO是利用可变电容二极管(VC1)的电容值随反向偏置电压变化的特性来改变振荡频率。
对于VCO电路的供电电源,重要的是电压稳定、噪声小。L1是用于施加稳定偏置电压的电感器。为了实现稳定输出,必须选择电感偏差小的电感器。
L2通过与电容器C并联谐振,确定振荡频率。不仅电感偏差要小,Q值也必须高。
高频电感器根据构成线圈部分的工艺,有“绕线”、“薄膜”、“叠层”3种电感器。每种电感器有各自擅长和不擅长的领域,请根据用途进行选择。
共模轭流线圈
是铁氧体磁芯采用两种绕线的EMI(辐射电磁噪声)抑制元件,主要用于电源线以及USB2.0、PCI和LVDS等使用差分信号的接口电路等。作为电子设备的EMI抑制措施,发挥着重要的作用。
共模轭流线圈的特点,是使用噪声与信号的传输模式的差异来去除噪声,因此对信号成分的正常模式没有负面影响,能够选择性地去除作为辐射噪声发生源的共模成分。