电感产品基本介绍

INDUCT TANCE(uH)
inductive
Z
120
80
Baidu Nhomakorabea
40
X R
10 1 10 100 1000
0 1 10 100 1000
DC CURRENT(mA)
FREQUENCY(MHz)
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Sorts of inductor
INDUCTOR
EMI INDUCTOR INDUCTOR
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Saturation Current
B=Ø /A
µ =B /H µ” µ: 導磁率
B: 磁束密度 Ø: 磁力線數 A: 磁體截面積
µ’
µ” > µ’ 的現象稱為磁飽和
H=NI / l H: 磁場強度 N: 銅線圈數
L = µN²A/ l
I: 電流 l:平均磁路徑 平均磁路徑
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電感產品基本介紹
電感與磁珠主要特性介紹
Impedance阻抗值 – 阻抗值 在電流下所有阻抗的總和，可分直流阻抗與交流阻抗。 在電流下所有阻抗的總和，可分直流阻抗與交流阻抗。 Inductance電感值 – 電感值 能抑制流經之電流的改變，電感值會受鐵芯的材質、形狀與尺寸， 能抑制流經之電流的改變，電感值會受鐵芯的材質、形狀與尺寸，以及 繞線的圈數與形狀所影響。 繞線的圈數與形狀所影響。 Q品質係數 – 品質係數 為電感相對損失的指標。 為電感相對損失的指標。 SRF自我共振頻率 – 自我共振頻率 指一電感所分佈電容值與電感值產生共振時的頻率， 指一電感所分佈電容值與電感值產生共振時的頻率，此時電感值與電容 值相等而互相抵銷。 值相等而互相抵銷。 DC Resistance直流阻抗 – 直流阻抗 電感在非交流電下測得之阻抗；阻抗愈小愈好，單位為歐姆。 電感在非交流電下測得之阻抗；阻抗愈小愈好，單位為歐姆。
DIFFERENTIAL MODE (SUPPRESSER)
COMMON MODE
INDUCTOR
POWER INDUCTOR
SMD CHIP BEAD DIP BEAD
Common Mode Choke
SMD CHIP INDUCTOR, DIP INDUCTOR
SMD POWER INDUCTOR DIP INDUCTOR
Classical Steinmetz equation for eddy current loss: PE=KEf2B2max(core volume)
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鐵氧磁體材料
結構—尖晶石結構(Spinel 結構—尖晶石結構(Spinel Structure) 絕緣要求—導電率須大於105 絕緣要求—導電率須大於105 -cm, 直流特性要求—高飽和磁束密度(Bs),以 直流特性要求—高飽和磁束密度(Bs),以 避免磁飽合. 避免磁飽合.
Rated Current
Isat:產品通過電流後,允許感值降幅(%) Isat:產品通過電流後,允許感值降幅(%) 飽和磁束密度(Bs)越高耐電流越高 飽和磁束密度(Bs)越高耐電流越高 Ir:產品通過電流後,允許上升之溫度(℃) Ir:產品通過電流後,允許上升之溫度( 溫度上升=銅損+鐵損+ 溫度上升=銅損+鐵損+殘留損 銅損=I2R 銅損=I2R 鐵損=磁滯損失(Hysteresis 鐵損=磁滯損失(Hysteresis loss )+渦流損失 )+渦流損失 (Eddy current loss) 殘留損:因素很多, 殘留損:因素很多,無法明確計算
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Noise傳導概念圖 Noise傳導概念圖
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系統之間的Noise干擾 系統之間的Noise干擾
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Common Mode Noise & Normal Mode Noise
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EMC對策之基本考量 EMC對策之基本考量
干擾源 大電力電路 Power Switch電路 Switch電路 高速Switch電路 高速Switch電路 漏磁發生電路
易受干擾電路 • 低電壓電路 • 微小信號迴路 • 低頻電路
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Noise對策種類 Noise對策種類
電源線與訊號線分離 配線Layout 配線Layout 抗Noise Pattern設計 Pattern設計 阻抗匹配 單點接地 Grounding EMC對策 EMC對策 Shielding 多點接地 機殼屏蔽 迴路、 迴路、零件屏蔽 Cable屏蔽 Cable屏蔽 電源線對策 Filtering Cable對策 Cable對策 基板上訊號線對策 基板上DC Line對策 基板上DC Line對策
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Hysteresis loss
W=(Aclm) W=(Aclm) ∫ HdB The term Aclm is the volume of the core. While the integral is the area of the BH loop. Energy lost per cycle=(core volume) (area of B-H loop) BPH=(f)(Aclm) PH=(f)(Aclm) ∫ HdB Hysteresis loss is directly proportional to applied frequency
產品特性
經電磁誘導作用產生磁束得到之電感性: 經電磁誘導作用產生磁束得到之電感性: L= 0.4 π ue N2 Ae/le 導磁率(ue) 導磁率(ue) 導線所纏繞圈數(N) 導線所纏繞圈數(N) 磁芯截面積(Ae) 磁芯截面積(Ae) 有效磁路長度(le) 有效磁路長度(le)
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零件選擇
元件/用途別 元件 用途別 電容器 電感器(線圈 電感器 線圈) 線圈 L/C濾波器 濾波器 變壓器 突波吸收器 RC迴路 迴路 選用原則 電源系對策元件 金屬薄膜塑膠電容、 金屬薄膜塑膠電容、金屬化紙 質電容， 質電容，陶瓷電容 壓粉鐵芯、軟磁鐵芯， 壓粉鐵芯、軟磁鐵芯，接地電 感 圓桶型、機板裝著用、 圓桶型、機板裝著用、晶片型 濾波變壓器、 濾波變壓器、絕緣變壓器 金屬氧化物突波吸收器 0.1uF+100 電源系使用時應注意通過元件 之電流大小及耐電壓等安全性 考慮及設計 需考慮傳送信號的周波數帶域 及型態， 及型態，其受其他電子機器之 影響 信號系對策元件 基層晶片電容、鉭質電容， 基層晶片電容、鉭質電容，陶 瓷電容 軟磁磁珠、 軟磁磁珠、軟磁鐵芯 Common model choke、3 、 端子、 端子、連接器濾波器 脈衝變壓器 金屬氧化物突波吸收器、 金屬氧化物突波吸收器、基納 二極體
B
H
∫ HdB
One cycle
Area
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Eddy current loss
Magnetic core materials are reasonably good conductors of electric current. Hence, according to Lenz’s law, magnetic fields within the core induce currents (“eddy currents”) to flow within the core. The eddy currents flow such that they tend to generate a flux which opposes changes in the core flux Φ (t). The eddy currents tends to prevent flux from penetrating the core.
Noise傳播及對策 Noise傳播及對策
How to suppress noise (Side A) (Side B) 1 Conduction.....................................EMI filter 2 Radiation........................................Shielding 3 Conduction Radiation..........…. filter 4 Radiation Conduction............Shielding EMI filter Shielding Shielding EMI filter EMI
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材料特性
特性 導磁率 (ui,um) 飽和磁束密度 (Bs) 保磁力 (Hc) 殘留磁束密度 (Br) Q 居禮溫度 (Tc) 電阻係數 溫度、 磁場、 頻率、 溫度 、 磁場 、 頻率 、 時間、 時間 、 機械特性 高 高 低 低 高 高 高 要求 應用重點 可以減少繞線圈數， 可以減少繞線圈數 ， 降低繞線 電阻及潛佈電容， 電阻及潛佈電容 ， 以小體積可 得大電感量 可容許大磁場大電流， 可容許大磁場大電流 ， 小體積 大功率 降低磁滯損失提高效率 提高動作範圍， 提高動作範圍 ， 減少損失 高角形比， 高角形比 ， 適用於磁氣放大器 視用途而定 高於最高操作溫度即可 減少渦流損及線圈絕緣之困擾 越穩定越好
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Noise對策步驟 Noise對策步驟
Noise發生 Noise發生 輻射性、傳導性、 輻射性、傳導性、並存 寬頻 Spectrum分析 Spectrum分析 Noise型態判定 Noise型態判定 原因分析 對策方法、 對策方法、技術選擇 對象部品選擇 效果確認 頻率範圍 頻譜 時間變動 部品元件 傳播路徑 其他 窄頻 Impulse 經常 Random
2 2
L =
X 2π f
X Q= R
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SRF
capacitive
Inductance vs. DC Current
1000
200
Impedance vs. Frequency
560uH
160
220uH 100uH
100
IMPEDA ANCE(Ohm)
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材質差異
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Ferrite頻率特性曲線 Ferrite頻率特性曲線
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Ferrite頻率特性曲線 Ferrite頻率特性曲線
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Q
1 10 100 FREQUENCY (MHz) 1000 10000
150 100
100 80 60
60
40
50 0 1 10 100 1000 10000
40
20
20 0
0 1 10 100 1000 10000
FREQUENCY (MHz)
FREQUENCY (MHz)
Z = R + jX Z = R +X
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EMI & EMC
輻射Noise 輻射Noise 傳導Noise 傳導Noise 電源端子間傳導Noise 電源端子間傳導Noise 信號控制端子間傳導Noise 信號控制端子間傳導Noise EMS 靜電放射 電磁輻射 高速BUS波 傳導性Noise) 高速BUS波(傳導性Noise) 傳導性高週波 低頻電磁波(傳導性Noise) 低頻電磁波(傳導性Noise)
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電感頻率響應
|Z| , X , R
350
200
120
v.s. FREQUENCY
INDUCTANCE v.s. FREQUENCY
Q v.s. FREQUENCY
300 250 200
Z X R
180 160 140
100
80
L (nH)
Ω
120
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EMC對策四要素 EMC對策四要素
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消除雜訊之應用
With ferrite bead inductors, the impedance characteristic varies depending on the material and structure. The signal waveform and noise suppression effect vary depending on the impedance.