功率電感是分帶磁罩和不帶磁罩兩種，主要由磁芯和銅線組成。 在電路中主要起濾波和振盪作用。
基本介紹
- 中文名：功率電感
- 分類：帶磁罩和不帶磁罩
- 組成：磁芯和銅線
- 用途：起濾波和振盪作用
概述,計算公式,分類,作用,特點,發展趨勢,功率耗損,
概述
一般電子線路中的電感是空心線圈，或帶有磁芯的線圈，只能通過較小的電流，承受較低的電壓；而功率電感也有空心線圈的，也有帶磁芯的，主要特點是用粗導線繞制，可承受數十安，數百，數千，甚至於數萬安。
一種由邁翔科技開發的一體成型大電流電感器，可替代磁環線圈。
其生產工藝從最初的軌道油壓式全部改為滑板油壓式。產品合格率已控在92%.貼片功率電感，使用鐵粉芯，它們供應更好溫度穩定性並且相對於其他可選磁芯成本更低。貼片電感的外形能在必要時供應靈活性與可變性，但是成本更高。高磁通磁環通常見於濾波電感而不是電源變換電路。另一種性能折衷能在電感電流，電感電壓(引腳14到引腳16)與輸出電壓紋波典型波形中看到。運用電感量較小fdv0620-0.47μh電感產生較高峰值電流，輸出電壓紋波低於18mv峰峰值。
貼片電感產生紋波峰峰值剛超過12mv。峰值電流對輸出電容充電並且供應負載電流。在電容上會流入與流出較大電流，這將產生較高輸出電壓紋波。貼片電感多用於電源濾波迴路， 電感是儲能元件側重，於抑止傳導性干擾；貼片電感在電子設備的 PCB 板電路中會大量使用感性元件和EMI濾波器元件。在諧振電路中，電感必須具 有高Q，窄的電感偏差，穩定的溫度係數，才能達到諧振電路窄帶，低的頻率溫度漂移 的要求。高Q電路具有尖銳的諧振峰值。
計算公式
貼片功率電感線徑/圈數計算公式
來源：時間：2012-09-04 12:27:57
功率電感載入其電感量按下式計算:線圈公式
阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作頻率) * 電感量(mH)，設定需用 360ohm 阻抗，因此：
電感量(mH) = 阻抗 (ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作頻率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH
據此可以算出繞線圈數：
圈數 = [電感量* { ( 18*圈直徑(吋)) + ( 40 * 圈長(吋))}] ÷ 圈直徑 (吋)
圈數 = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈
空心電感計算公式
空心電感計算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H)
D------線圈直徑
N------線圈匝數
d-----線徑
H----線圈高度
W----線圈寬度
單位分別為毫米和mH。。
空心線圈電感量計算公式:
l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44)
線圈電感量 l單位: 微亨
線圈直徑 D單位: cm
線圈匝數 N單位: 匝
線圈長度 L單位: cm
頻率電感電容計算公式:
l=25330.3/[(f0*f0)*c]
工作頻率: f0 單位:MHZ 本題f0=125KHZ=0.125
諧振電容: c 單位:PF 本題建義c=500...1000pf 可自行先決定,或由Q
值決定
諧振電感: l 單位: 微亨
1。針對環行CORE，有以下公式可利用: (IRON)
L=N2．AL L= 電感值（H)
H-DC=0.4πNI / l N= 線圈匝數(圈)
AL= 感應係數
H-DC=直流磁化力 I= 通過電流(A)
l= 磁路長度（cm)
l及AL值大小，可參照Micrometal對照表。例如: 以T50-52材，線圈5圈半，其L值為T50-52(表示OD為0.5英吋)，經查表其AL值約為33nH
L=33．(5.5)2=998.25nH≈1μH
當流過10A電流時，其L值變化可由l=3.74(查表)
H-DC=0.4πNI / l = 0.4×3.14×5.5×10 / 3.74 = 18.47 （查表後）
即可了解L值下降程度(μi%)
2。介紹一個經驗公式
L=(k*μ0*μs*N2*S)/l
其中
μ0 為真空磁導率=4π*10(-7)。（10的負七次方）
μs 為線圈內部磁芯的相對磁導率，空心線圈時μs=1
N2 為線圈圈數的平方
S 線圈的截面積，單位為平方米
l 線圈的長度， 單位為米
k 係數，取決於線圈的半徑（R)與長度(l)的比值。
計算出的電感量的單位為亨利。
分類
CD31功率電感 CD42功率電感 CD43功率電感 CD51功率電感 CD52功率電感 CD54功率電感 CD73功率電感 CD75功率電感 CD104功率電感 CD105功率電感
CDH2D11功率電感 CDH3B12(3D12)功率電感 CDH3B16(3D16)功率電感 CDH4B18(4D18)功率電感 CDH4B28(4D28)功率電感 CDH5B18(5D18)功率電感 CDH5B28(5D28)功率電感 CBH8B28(8D28)功率電感 CDH8B43(8D43)功率電感
CN1210(3225)功率電感 CN1812(4532)功率電感 B3316功率電感 B3340功率電感 B5022功率電感 BF1608功率電感 BF5022功率電感
CDH62功率電感 CDH74電感 CDH125功率電感 CDH127功率電感
AL0307色環電感 AL0410色環電感 AL0510色環電感
LH0406工形電感 LH0608工形電感 LH0810工形電感 LH0912工形電感 LH1016工形電感
1005(0402)疊層電感高頻電感鐵氧體電感 1608(0603)疊層電感高頻電感鐵氧體電感 2012(0805)疊層電感高頻電感鐵氧體電感 3216(1206)疊層電感鐵氧體電感
1005(0402)疊層磁珠 1608(0603)疊層磁珠 2012(0805)疊層磁珠 3216(1206)疊層磁珠
RH3.5*4.7外掛程式磁珠 RH3.5*6.0外掛程式磁珠 RH3.5*9.0外掛程式磁珠
KQ07VC-R56M一體外掛程式電感 KQ07VC-R68M一體外掛程式電感 KQ07VC-1R0M一體外掛程式電感 KQ07VC-1R5M一體外掛程式電感，
KQ10VC-1R0M一體外掛程式電感 KQ10VC-1R2M一體外掛程式電感 KQ12XP-R39M一體外掛程式電感 KQ10VC-1R2M一體外掛程式電感，
KQ13VC-4R7M一體外掛程式電感 KQ13VC-1R2M一體外掛程式電感
LQM21PN2R2MC0D(TDK GLFR系列、TAIYO YUDEN CKP或LB系列、MURUTA的LQH系列) 片式大電流電感
LFB182G45SG9A293(MBPF18M2450-M11)藍牙濾波器
DLW21SN371SQ2(MGCC2012M371T)共模電感
Company name: SHENZHEN MOTTO TECHNOLOGY CO.,LTD.
作用
（1）阻流作用:線圈中的自感電動勢總是與線圈中的電流變化相對抗。主要可分為高頻阻流線圈及低頻阻流線圈。
（2）調諧與選頻作用:電感線圈與電容器並聯可組成LC調諧電路。即電路的固有振盪頻率f0與非交流信號的頻率f相等，則迴路的感抗與容抗也相等，於是電磁能量就在電感、電容之間來回振盪，這就是LC迴路的諧振現象。諧振時由於電路的感抗與容抗等值又反向，因此迴路總電流的感抗最小，電流量最大（指f=f0的交流信號），所以LC諧振電路具有選擇頻率的作用，能將某一頻率f的交流信號選擇出來。
特點
一般電子線路中的電感是空心線圈，或帶有磁芯的線圈，只能通過較小的電流，承受較低的電壓，而功率電感也有空心線圈的，也有帶磁芯的，主要特點是用粗導線繞制，可承受數十安，數百，數千，甚至於數萬安。
發展趨勢
行動電話、相機、筆記本電腦的磁碟驅動器以及攜帶型音頻播放器只是少數還在使用的傳統電子元件，需要更多的是功率電感器。日益複雜的電路整合到更加狹小的電路板空間中的巨大的市場壓力導致了性能更佳的、極具競爭力的、更為精巧的終端元件的需求增大。電路板上的大功率轉化終端元件的廣泛套用也導致了高效率直流轉換器和更精細電感器需求的增加。為了適應這一挑戰，元件製造商都花重金在材料與製作上發展、生產和改善繞線和多層片式電感器，用具有相等或更好的性能的但也更加精細的設計來迎合市場的需要。
1、精細功率電感器
在攜帶型電子產品的電源供應器設計當中，面臨的最大挑戰是，既要提高電源供應器的工作效率還要減小它的尺寸，也就是說要設計在電力供應設計中最好使用最小的電感器。解決此難題的辦法之一是，提高DC/DC轉換器的開關頻率，這是影響低電感和小尺寸元件的關鍵。由負荷波動引起的瞬態回響較低的電感值是抵消了更好的。在這種情況下，伴隨著負載波動所引起的更快的瞬態回響，低電感值因高頻率而偏移。
但是，有得必有失，提高開關頻率的同時也增加了開關損耗，這同樣會導致工作效率的降低。由於其他重要電路設計之間相互作用會影響器件性能這一特點，所以僅僅靠增加開關頻率並非易事。
開關頻率一直保持在500kHz左右而電感在4.7～10μH，這些因素包括提供更好的電路設計，改進材料，完善製造技術，都能讓開關頻率保持在1MHz以下。
然而，內部電路的進一步細化使得開關頻率已經高達3MHz，但同時電感值也低於了2.0H。據推算，6～8MHz的開關頻率以及低於1H的電感值並不常見，這就導致了電感器小型化的戲劇性。
2、較高的開關頻率
1-A級電感器的發展趨勢是小包裝，低電感和更快的開關頻率。例如擁有300kHz開關頻率但面積只有16或36mm2的電感器將被廣泛使用。使用一個9mm2大小的電感器能將開關頻率提高為1.5MHz，這表明在增加開關頻率的同時也在相應地減小尺寸。未來要提供更精細電感器的關鍵在於部件製造商是否有能力通過在電路設計、材料和製造等方面的不斷進步來降低電感和提高開關頻率。
手機用電感器技術的進步已經在包裝厚度上顯現了出來，例如，從2mm到1mm。該技術的顯著改善讓靠超薄元件支持器件的微型化趨勢持續吸引著全球電子產品消費市場。即便如此，單純靠使用較小的電感器也不是一個完善的解決方案。
3、繞線改善
規模較小的攜帶型設備需要更緊湊的更高效率的DC/DC轉換器，靠這些補充設備的強大功能來最大限度的完善電池能量。儘管大的元件難以同時縮減電感尺寸和保持較低阻抗，廠商們依然在通過更好的設計，改進材料科學，提高製造技術來減少電感器尺寸。
功率電感功率耗損的估算
若以(圖五)顯示簡單電路來描述電感器的耗損，其中RC代表磁芯耗損，RAC與RDC分別代表交流與直流繞線耗損，RC可以透過磁芯耗損的估算取得，RAC與RDC則分別為：因表面效應與近接效應所引起的直流繞線電阻與交流電阻。
(圖五) 功率電感的等效耗損模型示意圖
內文:若以交換式電源控制器來架構此耗損模型範例，設定輸入電壓（VIN）為12V，輸出電壓（VOUT）為5V、且輸出電流（IOUT）為2A的降壓式轉換器形式運作，並采4.7mH的電感，會帶來621mA的電感電流漣波，相關磁芯耗損與磁通密度和頻率的關係可參考(圖四)，其中峰對峰磁通密度才是重要關鍵，它會依循大型遲滯迴路中的小型遲滯迴路路徑變化，請參考圖二中的內迴路，峰對峰磁通密度則可以透過使用電感器資料規格書中所提供的方程式取得。另一方面，也可以使用電感器電壓第二乘積除以繞線數以及繞線內磁芯的面積來取得。
在613高斯（Gauss）下的磁芯耗損大約為470mW，圖五中的RC為電感器中造成磁芯功率耗損的等效並聯電阻，這個電阻可以由電感器兩端的RMS電壓、以及磁芯功率耗損計算中取得。（作者任職於Maxim Integrated Products；本文原載於零組件雜誌）
據報導，近期由TDK株式會社推出的最新EPCOS(愛普科斯) B82476B1*M100系列的SMT功率電感器，其電流處理能力比舊型號提高10%。改進後的產品性能更加可靠，額定電流為0.33 A至7.5 A，電感範圍為1.0 µH至1000 µH，典型直流電阻為6.0 mΩ至1.95 Ω。
該功率電感器符合AEC-Q200標準，適合工作溫度範圍-55 °C 至+150 °C，滿足了以往汽車電子在套用使用方面等各種苛刻的要求。這類非禁止式元件帶有基板，增強機械穩定性。產品封裝尺寸為12.95 mm x 9.40 mm，插入高度為 5.08 mm。
這些大功率電感器的主要用途包括汽車電子套用中的直流-直流轉換器以及要求較高的工業電子產品套用中的開關電源 (SMPS)。
主要套用
汽車電子套用中的直流-直流轉換器
對溫度範圍和穩定性要求較高的開關電源
主要特點和效益
電流處理能力比舊型號提高10%
額定電流高達7.5 A
寬工作溫度範圍：-55 °C至+150 °C
符合AEC-Q200標準
符合RoHS標準並滿足JEDEC J-STD020D的無鉛焊接要求
電感器寬電感範圍：1.0 µH 至1000 µH
功率耗損
在交換周期中，因磁芯功率電感磁性能量變化所造成的能源耗損，為導通時間以磁能方式存入磁芯、以及在關閉時由磁芯所提取磁能量間的差異。因此，存入磁芯的總能量為圖二中B-H迴路陰影區域乘上磁芯的體積大小。當功率電感電流下降時，磁場強度降低，磁通密度會循著圖二中的不同路徑（依據箭頭的方向）變化，其中大部分的能量會進入負載，儲存能量與發出能量間的差，就是能量的耗損。磁芯的能量耗損為B-H迴路所畫出的區域乘上磁芯的體積，這個能量乘以切換頻率就是功率耗損。遲滯耗損依函式而定，對大部分的鐵氧體材料來說，n大約位在2.5到3的範圍，但這隻有在磁芯沒有成為飽和狀態、同時交換頻率落在規定運作範圍內才有效。圖二中的陰影區域顯示，B-H迴路的第一象限為磁通密度的運作區域，因為大部分的升壓式與降壓式轉換器都以正電感電流運作。
磁芯功率電感的第二個耗損來源為渦流電流。渦流電流是磁芯物質因磁通量變化所造成的電流，依據愣次定律(Lenz’s Law)，磁通量的變化會帶來一個產生與初始磁通量變化方向相反的反向電流；這個稱為渦流的電流，會流進傳導磁芯材料，並造成功率耗損。這也可以由法拉第定律看出。由渦流電流所造成的磁芯功率耗損，正比於磁芯磁通量變化率的平方。由於磁通量變化率直接正比於所加上的電壓，因此渦流電流的功率耗損會隨著所加上電感電壓的平方增加，並直接與它的波寬相關。相對於遲滯區間耗損，磁芯渦流電流通常會因磁芯材料的高電阻而低上許多，通常磁芯耗損的資料，會同時計入遲滯區間以及磁芯渦流電流的耗損。
要測量磁芯耗損通常相當困難，因為其包含相當複雜用來測量磁通密度的測試設定安排、以及對遲滯迴路的估算。迄今許多電感器製造商並沒有提供這方面的資料，不過卻有部分可以用來估算出電感器磁芯耗損的一些特性曲線，這可以由鐵氧體材料製造商、峰對峰磁通密度與頻率的函式得出。如果知道電感器磁芯所採用的特定鐵氧體材料以及體積大小，那么就可以利用這些曲線有效地估算出磁芯耗損。
這類曲線，例如(圖三)中的鐵氧體材料，是以加入雙極磁通量變化信號的正弦波變化電壓的方式取得，當以方波型式（包含更高頻諧波）以及單極磁通量變化，運作進行直流對直流轉換器的磁芯耗損估算時，可以使用基礎頻率以及1/2的峰對峰磁通密度進行，電感器的體積或重量也能夠經過測量或計算得出。
功率電感之磁芯的功率耗損
部分電感器製造商有提供磁芯耗損圖、或者是可以用來取得更加精確磁芯功率耗損估算的方程式，在部分廠商電感器資料規格書中，有提供電感器的磁芯耗損方程式。磁芯耗損是由採用常數（K-factors）的方程式提供，因此可以藉由頻率以及峰對峰的電感電流漣波函式，來計算磁芯耗損。另一方面，廠商也會以圖形方式，提供許多電感器產品的磁芯耗損。
貼片電感，是閉合迴路的一種屬性。當貼片電感的線圈通過電流後，貼片電感線上圈中形成磁場感應，感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。貼片電感在電路中起到的作用是在通過非穩恆電流時產生變化的磁場，而這個磁場又會反過來影響電流，貼片電感在電源迴路中串如電感，電感對直流是直通的，對高頻脈衝是高阻的，所以起到通直流阻交流脈衝的作用。
