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[技术心得]如何选择最适合的铁氧体产品 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2012-06-12

范新雨:大家好,我是太阳诱电的范新雨,主要负责元器件的FAE。我今天主要向大家讲的是在EMI滤波时候的元器件,前面赵老师、陶老师关于原理性的东西讲得非常透彻,使我受益匪浅。

太阳诱电成立于1950年,本部在日本东京,主要是陶瓷的电容、共模的电感、滤波器、天线、后备电池、光盘这块器件的厂商,刚才陶老师讲得很详细,EMI就是电场、磁场放在一起。世界上关于EMI的标准,中国主要是GB9254,日本是VCCR、FTC等等,基本的要求是电场的强度要在规格的指标一下,这样产品才能卖向市场。我们看到最近各个地区对EMI的要求有一些新的变化,主要是低频向高频发展,过去大家都知道主要是针对1G以下电场、磁场的要求比较严格,现在到了6G的新要求,现在我们要着手到6G以下的EMI对策。频率的增高对我们做元器件的厂商有什么要求?要求我们在开发新的元器件的时候必须有高频的器件,才能满足这个市场以及各个地区政府的要求。
在EMI这块我首先向大家介绍的是太阳诱电在高频这块滤波的磁珠。经常上主办方网站电子元件技术网(www.cntronics.com)和我爱方案网(www.52solution.com)的朋友应该都知道,磁珠的工艺主要有两种:一是叠层的工艺,还有一种是绕线的工艺。叠层主要是在低频的地方,比如300、400、500兆的地方滤波;绕线主要是在800、900兆甚至1G、2G的频段滤波。太阳诱电现在新开发了一种磁珠是采用数字的叠层,这种效果主要针对高频的滤波。太阳诱电在做EMI的滤波磁珠方面重视粉末,大家都知道掌握了材料就是掌握了市场,所以我们在原始粉末的配合上下了很大的工夫,大家可以看到粉末的均匀程度不一样,我们做得比较小,比较均,所以它的一致性,各种频率曲线可以做得比较好。这是绕线的磁珠和叠层磁珠之间的差异,在低频部分叠成的磁珠比较好,在高频噪声的滤波,这种绕线的磁珠会比较好。你自身的电容越小,在高频部分的阻抗会比较大。

以前绕线的磁珠在高频的滤波运用比较多,采用了绕线工艺的主要是0603、0805这种比较大的尺寸,但是针对手机这块,手机的主屏比如说900兆,这个地方的噪声会干扰别的地方,也就是我们通常讲到的TDMA的噪声干扰,我们开发了数字叠层,在这些地方大家可以看到阻抗非常高,这是专门针对市场需求的应用我们开发的磁珠。另外一方面,就磁珠来讲,主要是由阻抗、电阻和感抗三方面构成,C等于根号下X平方加R的平方,这是它的阻抗,R是它的电组织,X是感抗,在实际的应用中我们选择磁珠,举一个例子,这是10兆的信号过来,我们看它的噪声,发现它在250兆的时候噪声比较大,我们在选择磁珠的时候就要选择250兆以上的磁珠,在没有放入磁珠之前,它的波形也是非常紊乱,实际测试用了磁珠之后,蓝色的区域就表示用了磁珠之后,噪声比较大的地方明显抑制得比较好。另一方面,以前波形比较紊乱的地方变得比较平滑了。

由于现在通信产品这一块,在手机也好包括数据网卡等一系列产品要求不断的小型化,所以太阳诱电也准备了0201的全系列的磁珠,有各种频率的曲线以方便大家选择。这是0402的封装,也是各种频率曲线,有些曲线是滤出某一个频点的噪声,某一个频点的噪声比较大,有些是噪声的带宽比较宽,所以有些磁珠的曲线相对比较平滑。我们在一些有电源的地方要求的电流值比较高,刚才和大家讲到了,一般用绕线工艺来做的话,它的电流值可以做得很大,由于绕线只能做到0603封装,针对这个情况,我们开发了大电流的,在800兆、900兆的磁珠,电流值在1.1安培、1.3安培,而且是很小的尺寸,是0402的封装。关于电流更详细的讲解可以参考电子元件技术网的知识库( http://www.cntronics.com/public/baike
).另外大家都知道DC/DC里,我们在选择功率电感的时候要考虑它输出的纹波,下面我向大家介绍太阳诱电在叠层功率的电感。在网卡、手机、背光等一些地方都会用到DC/DC,针对DC/DC一般会用到不同的电感,现在市面上主要做这种电感的有三种工艺:一种是由下往上绕线;一种是横着绕线;还有一种是叠层的。第一种工艺的特点是电流值可以做得很大,第二种特点是尺寸可以做得很小,比如0603、0805,当你的电流值很小,成本要求很高的时候就可以现在这种绕线的电感。还有一种叠层的,现在大家知道开关的频率现在有到2兆甚至6兆的,由于开关频率的上升会导致电感的感量由以前的4.7微亨降到1微亨甚至
0.47微亨,当电感的感量降低的时候,叠层电感的效率会比其他的都要优异,所以从将来的趋势来讲,叠层的电感使用得将会越来越多。电感主要的参数是哪一些?大家得都知道与尺寸、感量和DCR值有关系,DCR值会关系到DC/DC转换过来的效率。

接下来是电流值,大家会问为什么功率电感会有两个电流值?第一个就是DC+AC的重叠峰值;第二个就是平均电流值,DC部分加上AC一半的电流值,饱和电流值的定义是通过电流之后感量下降30%时候的电流值,(文伸)电流值定义是通过电流之后,电感表面的温度会不断地上升,上升40度时候这个地方的电流值。因为电流大了之后感量是饱和了,这样对你的应用会有问题,如果电流太大,电感被烧坏了,同样会有问题。在电感方面我们是在不断地创新,我们采用单磁芯的工艺,在这里是用(磁本)和数值屏蔽,而传统的工艺是用磁环在外面屏蔽,这样做有什么目的?我们有做漏磁的对比,左边太阳诱电的NR试验会少一点,另外涡流会少一点,因为电感通电了以后形成磁场,磁场就会露出来与外部的电极形成涡流的损耗,这样会对交流的电阻产生影响。下面我用一个图来表示,是采用美芯的芯片,我们用5伏和2.5伏的降压来测试电感在转换过程中的效率,这是太阳诱电和另外一家公司的对比,明显看到太阳诱电的效率比另外一家高一点,我们发现电感在低负载的时候,也是电流值比较低的时候,最重要的是电感的交流电阻,用VCR这个值来决定它的效应,而在负载比较高的时候,就是直流的电阻来决定它的效率,对效率的影响比较大。太阳诱电由于对涡流的损耗控制得比较低,所以交流的电阻比较小,而且由于本身的直流电阻要低一点,所以效率更高一点。现在对应的尺寸是2.4×2.4,比较小,还有8×8,尺寸比较大的,像LCD、VV用到的电感尺寸大一些,像手机、网卡等通讯的设备,尺寸一般是
2.4×2.4或者3×3的封装。最关键的因素还是你的感量是多少,电流量有多大来决定。另外我们有做横着绕线的电感,也是刚才讲到的小尺寸、低成本的方案,我们也在不断进行工艺的改善,把外部电极的5个面减少到只有下面一个面,这样也可以减少涡流的损耗,提高它的效率,也是有0603至2518等一系列的尺寸。自动粘贴原文地址:http://www.cntronics.com/public/seminar/content/type/article/rid/75/sid/15
这部分是针对于开关频率增高了以后,对于叠成电感的需求,现在大家买手机拆开的话就会看到,像诺基亚、摩托罗拉这些厂商会开始使用这种叠成的电感,但是当电流值比较大的时候还是使用绕线的。叠成电感是怎么工艺改善的?我们是讲它内部的电极做得更厚,这样可以降低它的DCR,这样来提高它的效率,另一方面使它磁场内部的区域扩大,磁饱和变得比以前缓慢一些,也是有0603至2520一系列的封装。但是大家都知道由于叠成电感容易磁饱和,所以它的感量不可能做得很大,业界感量最大的是做到4.7微亨。这是关于叠成电感的对比,叠成电感要考虑到几个参数:一是饱和电容的曲线,随着电流的增加与电感感量下降的幅度,感量下降的越大,后面的纹波就会越大。二,大家都知道我们的手机都在反复地用,电感也是一样的,不是一次性的东西,这是我们公司和另外一家公司电感的对比,经过第一次,我们稍微下降得缓慢一点,但是过一会儿再通一次电之后大家看到差距比较大,它的感量一直比较低,我们恢复得很快,再下来和前面没有什么变化。再一个是效率对比,我们叠成电感的效率明显比这家公司高很多,输出纹波的电流,我们是红色的,另外一家是黑色的,明显的纹波的抑制也会更好。这是我在前面和大家讲到的以及我爱方案网知识堂( http://www.52solution.com/knowledge
)里描述的电感和磁珠的情况。

共模电感刚才赵老师也讲得很透彻,我简单说一下。共模电感的作用主要有两种:一是为了补正相位,解决图像失真的问题;二是抑制共模噪声。特别是像随着现在USB2.0、3.0市场的需求不断增加,用得也越来越多,3.0速度到了5G,我们这是在USB3.0做的实际测试,没有用共模电感的时候,是
45个ps,但是用了电感之后基本上接近于0,说明共模电感对补正相位有很大的作用。另外在共模电压的抑制方面,没有用共模电感的时候是481毫伏,用了之后是92毫伏,这也是做的另外一个测试,当你的相位偏移不断增加的时候,你的共模电压抑制的效果,大家可以看到,永乐共模电感之后抑制的效果非常好。太阳诱电针对USB3.0、HDMI1.3等都有一系列的东西。这是我今天向大家介绍的,另外太阳诱电为了方便各位工程师选择物料,了解到这个产品的特性,也为大家准备了软件,这些软件有电容、电感、磁珠,在这里选择一个相应的器件,有很多的频率曲线就可以出来。视频调匹配的时候可能需要参数,只需要轻轻点击一下参数就出来了,这些对各位工程师来讲,希望可以帮上你们的忙,可以节省大家的时间。电感也是一样的,根据你所需要的感量、电流值,这样的话它的Q值曲线都可以出来,包括电流值。这是太阳诱电向大家提供的软件,在我们公司的网站上可以下载,谢谢大家!

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晓枫蝉月 C币 +5 太专业了,看不懂~ 2012-06-12
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