在一部高性能智能手機的主板上,數十顆微小的貼片功率電感正默默工作,將電源信號過濾得平滑穩定,為處理器提供可靠的電力支持。
這些電感,特別是貼片屏蔽電感,正在成為現代電子產品小型化和高性能化趨勢下的關鍵元件。
根據中國電子元件行業協會的數據,約70%的功率電感已采用了一體成型技術。這種技術正是貼片屏蔽電感的重要組成部分。
01 貼片電感的基礎
貼片功率電感是一種表面貼裝高功率電感,也被稱為大電流電感。它在閉合回路中具有特定的電磁特性,當線圈通過電流后,會在其周圍形成磁場感應。
貼片電感在電路中扮演著“電流交通指揮員”的角色,對直流電表現“友好”,允許其順利通過;而對高頻交流電則呈現“阻撓”態勢,將其阻擋在外。
這種特性使它在電源回路中起到通直流、阻交流脈沖的作用,通過產生變化的磁場來影響電流,從而實現電路穩定。
02 現代電子設備的重要元件
隨著電子產品朝著更小體積和更高功率方向發展,貼片電感的重要性日益凸顯。這種趨勢對電感提出了更嚴格的尺寸和性能要求。
在筆記本電腦、臺式機、液晶顯示器等設備中,貼片電感廣泛應用于DC-DC轉換器、移動通信、測試儀器儀表、噪聲濾波和輸出濾波扼流圈等領域。
貼片電感具有體積小、薄型設計、高能量存儲能力、低電阻和高飽和電流的特點。這些特性使其能夠滿足現代電子設備對功率密度和效率的嚴格要求。
03 屏蔽電感的技術演進
早期的電感器采用在磁芯上卷繞銅線的方式制成,這種設計會導致部分磁通向外擴散形成漏磁通。這些漏磁通可能干擾周邊元器件正常工作,甚至使整個電路產生故障。
為了解決這一問題,電感設計者開發了具有屏蔽效果的電感器。屏蔽電感通過其屏蔽罩將正電導體包圍,從而在屏蔽罩內側感應出與帶電導體相等的負電荷。
如果將屏蔽電感接地,外側的正電荷將導入地面,不再形成電場,而正電導體的靜電場則被限制在電感內部,實現有效屏蔽。
04 三種主要屏蔽電感技術
市場上的貼片式屏蔽電感主要分為三種類型:磁膠電感、貼片組裝電感和一體成型電感。
磁膠電感在線圈繞組外涂抹一層磁粉和膠水的混合物,能一定程度上減少漏磁通,實現屏蔽效果。
這種電感成本較低,感值范圍廣,工藝簡單,是目前市面上占有率較高的功率電感類型之一。
貼片組裝電感則是通過在開放式電感外蓋上鐵氧體外殼,使磁通在繞組的磁芯與外面的屏蔽罩之間回流,從而有效減少漏磁通。
不過,隨著自動化設備的發展和應用,組裝電感不便于自動化生產的缺點逐漸顯現,市場占有率逐年降低。
05 一體成型電感的突破
一體成型電感是當前屏蔽電感技術的先進水平。它將空心線圈埋入金屬磁性粉末內部壓鑄成型為一個整體。
這種設計實現了更小的漏電感、更高的電感值,并且由于線圈繞組被完全包裹在金屬粉末內部,極大減少了漏磁通。
更重要的是,線圈繞組與粉末的無縫連接使得電感產生噪音幾乎不可能,特別適用于對電磁干擾敏感的應用場景。
06 散熱創新與國產發展
貼片式功率電感器研發方向聚焦于散熱效率和抗飽和能力的提升。一種創新設計是在導磁體上設置相互連通的散熱孔,構成通風結構。
這種設計使空氣可以從導磁體內部流通帶走熱量,提高散熱效率。同時,這些通孔和盲孔增大了電感器的漏磁量,提高了電感器的抗飽和能力。
國產電感品牌也在這一領域取得了重要進展。例如,蘇州谷景電子有限公司等國內電感制造商,擁有17年行業生產經驗,提供全系列電感產品。
07 谷景電子的產品特色
谷景電子提供的貼片功率電感GNR系列產品尺寸覆蓋面廣,包括GNR252012、GNR3010、GNR3012等多種規格。公司具備從設計、研發到銷售功率繞線電感的完整能力。
谷景電感的優勢在于全自動化生產,包括自動繞線、焊接一體機、自動封測等工藝,能夠實現短時間內大批量生產。
公司擁有專業技術團隊幫助客戶解決選型和電路安規問題,同時還有FAE團隊24小時協助業務部門跟進客戶產品后期使用情況。
所有產品均按照國標及行業技術標準進行研發、設計和制造,并通過了相關認證。
一部智能手機中,屏蔽電感如同看不見的衛士,確保處理器在高速運行時,不受電源噪聲干擾。它們將不穩定的電流過濾為平滑的直流電,使手機在通話時聲音清晰,游戲時畫面流暢。
隨著全球AI設備及傳統設備對一體成型電感的總需求量超1105億顆,這些微小的元件正在支撐起一個更加智能、互聯的世界。
審核編輯 黃宇
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貼片功率電感
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