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新型的电感器磁芯性能介绍和应用说明
王秀兰
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工程复合磁芯使电感器制造商可将大电感集成到小体积中。FlakeComposite新技术将磁芯性能提升到了一个新的水平，并增加了额外的机械弹性，可支持新型的超薄器件。功率电感器是用于管理开关转换器中能量流的关键器件，可确保平稳输电并帮助协调换向。为了保持电流流动足够长的时间，而使电路在主开关关闭时能正确工作，工程师需要选择合适的电感值来存储足够的能量。虽然为了支持连续或不连续电流模式（CCM或CDM）或谐振工作，电感值的计算会根据转换器的类型而有所不同，但对于给定的额定电流，电感值与尺寸相比通常要大。此外，还需要在预期频率范围内提供稳定性能，而对于汽车或航空航天等应用来说，还需要提供温度稳定性并提高最高工作温度。
工程电感器达到极限
电感器的属性受物理定律限制。对磁芯材料进行精心设计，有助于将这些限制推向极限，从而为工程师的应用提供最佳参数组合。通常使用的磁芯材料包括锰锌（MnZn）和镍锌（NiZn）铁氧体，以及由特殊配方合金颗粒（由绝缘粘合剂隔开）所形成的金属粉末芯。尽管通过增加磁芯体积来解决电源应用很困难，但薄膜电感器也可以通过沉积钴基合金来制造，从而实现具有良好饱和性能的高磁导率。尽管存在一些缺点，但铁氧体磁芯具有高磁导率——NiZn材料高达300左右，而MnZn则会更高。这些材料往往很脆，因此不适合嵌入到PCB中，或制造薄型电感器，例如平面横向通量器件。此外，它们会经历突然的饱和，而引起电感随直流偏置的增加而发生急剧滚降。就粉末芯而言，流行的合金包括铁硅（FeSi）或铁硅铝（FeSiAl），以及包括非晶铁和坡莫合金在内的其他组合物。这类分布式气隙磁芯具有颗粒结构，其饱和特性比铁氧体电感器要软，因此对小偏移直流偏置较不敏感。另一方面，其磁导率通常要比铁氧体小约一个数量级，其有机粘合剂也不能耐受高工作温度。新的金属薄片压制技术现在可以生产出磁导率与NiZn铁氧体相当、软饱和特性与传统粉末芯可比的分布式气隙磁芯材料。此外，这种新型FlakeComposite磁芯还具有更高的温度稳定性、更高的最高工作温度和机械灵活性。这种灵活性增加所带来的不仅是有机会创造超薄电感器，而且还可以在PCB内嵌入强大的电感器而节省空间，并可以探索机会，将新型电感器（如横向磁通电感器）与有源器件一起集成在下一代电源转换设计中。
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