目录
1 前言 3
1.1 目的 3
1.2 适用范围 3
2 功率电感的分类 3
2.1 普通功率电感 3
2.2 磁胶电感 4
2.3 金属粉芯电感 4
3 功率电感的性能指标 5
3.1 电感量及允许误差 5
3.2 测试频率 5
3.3 直流电阻 5
3.4 Irms温升电流 5
3.5 Isat饱和电流 5
3.6 最大工作电流 5
3.7 直流叠加特性 5
4 功率电感行业发展现状 6
4.1 磁芯 6
4.2 漆包线 6
4.3 功率电感的进化 6
5 主要电感生产厂家 8
6 讨论及建议 8
6.1 功率电感在我公司的应用 8
6.2 磁胶电感的发展趋势 9
7 报告结论 10
8 参考资料 10
1 前言
1.1 目的
本报告的主要目的是收集功率电感的行业信息，分析其发展趋势，为公司选用功率电感提供全面、快捷、准确的参考和支持。
1.2 适用范围
本报告适用于公司物料认证、硬件设计人员在功率电感选型时用作参考。
2 功率电感的分类
制造商一般按应用将电感分为EMI电感、功率电感、信号处理电感三类产品线，功率电感是用来储能，做能量变换的，常用在DC-DC转换器电路中。
2.1 普通功率电感
普通功率电感应用最广，一般分为屏蔽的和非屏蔽的两种。非屏蔽的就是在工字磁芯上绕制漆包线做成的电感，屏蔽的就是在非屏蔽的基础上再增加一个环形的磁罩，点上胶水。大电流的也有用磁环绕制的，漏磁也较少。这类型的功率电感已经生产了几十年了，工艺简单，技术成熟。
图1普通功率电感
2.2 磁胶电感（日本太阳诱电最早研制，NR为其代号，所以磁胶电感又叫NR电感）
磁胶电感是对两件式屏蔽电感的改良，使用磁性胶水代替了普通屏蔽电感的磁罩，所以外形更小，成本更低。其外形和结构如下图2所示。
图2磁胶电感
这种电感特性如下：
1) 采用磁性胶水涂敷结构，极大的减小了蜂鸣声音；
2) 直接在铁氧体磁芯上金属化电极，抗跌落冲击强，经久耐用；
3) 闭合磁路结构设计，漏磁少，抗EMI能力强；
4) 同等尺寸条件下，额定电流相比传统功率电感高出30%；
5) 小体积，低侧面，节省空间，更省电；
6) 产品的工作温度范围：-25摄氏度 --- +120摄氏度；
7) 电感尺寸：2010～8045。
2.3 金属粉芯电感
用将绕组本体埋入金属磁性粉末内部压铸而成的一体成型电感，又叫金属粉芯电感或模压电感。
图3金属粉芯电感
这种电感特性如下：
1) SMD表面贴片式电感；
2) 一体成型结构可避免发生噪音；
3) 一体成型电感的全封闭结构磁屏蔽效果好，可有效降低电磁干扰；
4) 同尺寸直流阻抗最低；
5) 可确保耐电流电感值降幅平顺；
6) 应用频率可达5MHz；
7) 适用于回流焊SMT工艺；
8) 产品无铅，符合RoHS；
9) 适用于电子设备中电源线路上直流对直流变换的应用。
3 功率电感的性能指标
3.1 电感量及允许误差
电感量系指产品技术规范所要求的频率测量的电感标称数值。功率电感的单位常常为毫亨、微亨，误差常为：J级（±5％）；K级（±10％）；M级（±20％）。
3.2 测试频率
正确测量电感器L和Q值，须先按规定在被测电感上施加交变电流，电流的频率越接近该电感的实际工作频率越好。
3.3 直流电阻
除功率电感器不测直流电阻（只检查导线规格），其它电感器按要求须规定最大直流电阻，一般越小越好。
3.4 Irms温升电流
电感加电工作后，温度升高不超过40度（由数据手册指定）时的电流。
3.5 Isat饱和电流
电感加电工作后，电感值下降到30%（由数据手册指定）的电流。
3.6 最大工作电流
最大工作电流是饱和电流和温升电流两者中的最小者。
3.7 直流叠加特性
高频电感器在实际使用中，常常遇到交变磁场与直流磁场同时作用于电感器的现象。由于电感器中铁氧体磁芯受到直流磁场偏磁化后，可逆磁导率下降，从而引起电感器的电感值发生下降。通常要求有直流迭加时电感值与无直流迭加时电感值相比，变化率较小（如大于90%）。闭合磁路电感器（如环形磁芯电感器），在直流磁场作用下，电感值将陡峭下降。磁路中设置气隙后，电感值随直流场增大时变化较为平缓。开路磁芯电感器（如I字型磁芯），在直流磁场作用时，有更为稳定的电感值，只有在很大的直流叠加时，才出现电感值下降现象。
4 功率电感行业发展现状
4.1 磁芯
大多数电感制造商都自己生产磁芯，因此磁芯尺寸没有统一标准，外形也各不相同，通常某个领军电感制造商的规格尺寸就是这个行业的事实标准。国内小厂没有生产磁芯的能力，只能购买常规的能够买的到的磁芯，自己绕线，因此规格型号有限，产品一致性不高，唯一优势就是价格便宜。
4.2 漆包线
漆包线有专门的生产厂家，功率电感中用到的漆包线种类较少，主要是聚氨酯漆包线，热级等级为130、155、180、200等，线径一般不超过1mm。
4.3 功率电感的进化
功率电感的发展伴随着DC-DC变换芯片的发展，通常是“一代芯片，一代外围元件”。开关调整器所用功率电感的体积与其工作频率成反比。一个工作频率为500kHz的降压调整器通常情况下使用的是10uH范围的电感，（频率升一倍，感量减一半）1MHz的降压调整器通常使用4.7uH的电感，2MHz的降压调整器通常使用的是2.2uH的电感，而4～8MHz的降压调整器通常使用的是1～0.47uH的电感。开关调整器工作频率上去了，配套的电感和电容体积变小了。 功率电感的发展随着DC-DC变换芯片的发展大约经过了三代：
1) 早期，DC-DC变换芯片工作频率很低，小于100kHz，主要使用直插安装的磁环电感、棒形电感、工字电感；如LM256 和 MC33167。
2) 发展到贴片元件时期，DC-DC变换芯片工作频率调高到100～500kHz，主要使用贴片工字电感、贴片棒形电感、贴片两件式屏蔽电感、贴片多层电感等；
3) 发展到高密度、高功率时期，DC-DC变换芯片工作频率提高到800kHz～8MHz，主要使用磁胶电感、模压电感（金属粉芯电感）等。
tps5430
图4降压模块中电感尺寸在逐渐减小（LM2576/2596/MP1593/MB39C326）
在80年代，国半（NS，现被TI收购）的LM2576可以说是DC-DC变换芯片的开山鼻祖，同期的摩托罗拉的MC34063（早于1983年）也是至今还在大量使用的DC-DC变换芯片。第一代DC-DC变换芯片的工作频率都很低（LM2576只有52kHz，MC33167 是72kHz ，MC34063为100kHz左右），转换效率也不高（80%多就算高了，内部功率管使用BJT，后来发展为MOS）。电感值一般都要几百微亨，因此使用的功率电感都是很大块头的，如下图中插脚的磁环电感和贴片的两件式屏蔽电感。在随后的二十多年里，DC-DC变换芯片没有大的进步，厂家只是对现有的产品进行改良，如LM2576升级为LM2596，MC34063升级为NCP3063等，变换芯片的可靠性和工作频率略有提高，使用的电感尺寸略有减小，转换效率略有增加。
到了21世纪初，消费电子产业开始极大发展，电子产品小型化、微型化、便携化的需求，促使DC-DC变换芯片有了较大发展，涌现出很多新的电源芯片公司。以初创公司MPS为代表，2004年上市的MP1593体现了DC-DC变换芯片的新发展，从这一时期开始，DC-DC变换芯片普遍集成了MOSFET甚至肖特基二极管，工作频率提高到300～500kHz，转换效率轻松达到80%以上。由于电感只需要十几微亨，所以电感可以尺寸更小，成本更低，输入输出电容也可以使用MLCC或钽电容，从而减小PCB占用面积并延长电池使用时间。老牌
模拟芯片厂商推出了很多经典型号，如TPS5430、TPS54331、MAX15041、L5973D、SC4525C、LT1936等。
2004年是个人便携设备发展的元年，功能手机、数码相机、MP3播放器等得到了大发展。归根到底，还是因为有了功能更强大、体积更小巧、成本更低廉的功能芯片、电源管理芯片和各种无源元件的支持。同时期同步整流技术的发展，使得个人便携设备中的DC-DC变换芯片发展到米粒甚至芝麻大小，但与之配套的功率电感一直没有好的解决方案，直到2004年TAIYO推出了NR401x系列的磁胶电感，极大地减小了功率电感的体积和成本。
同步整流DC-DC变换芯片与磁胶电感是绝佳搭档。同步整流DC-DC变换芯片的工作频率提高到800kHz～8MHz（早期频率较低，越后出的，工作频率越高，主流的以2～4MHz居多），对电感的感值要求不高，只需要几微亨到零点几微亨就可以工作，这正是磁胶电感的感值范围；工作频率提高后，要求电感的自谐振频率高，而10uH以下的磁胶电感的自谐振频率基本上都是高于20MHz的；在尺寸上，主流的3012、4018尺寸的磁胶电感也和同步整流DC-DC变换芯片的封装尺寸（DFN为主）在一个级别上；而磁胶电感的低厚度，是其他类型电感无法企及的，特别适用于手机、照相机等高密度安装的情况。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议