ПЕЧАТНАЯ PCB - Индуктор PCB: элемент регулирования энергии ядра в электронных схемах

Индуктор PCB является основным элементом регулирования энергии в электронных схемах.

1. BОсновные принципы и структура индукторов PCB

Работа индукторов основана на законе электромагнитной индукции. Когда ток проходит через обмотку, вокруг нее генерируется магнитное поле, тем самым преобразуя электрическую энергию в магнитную энергию для хранения. В соответствии со структурными различиями индукторы ПХД могут быть разделены на тип обмотки, тип ламинированного, тип тонкой пленки и другие типы. Индукторы намотки усиливают магнитное поле через магнитное ядро и подходят для сценариев высокого тока; ламинированные индукторы используют несколько слоев металлических листов для монтажа высокой плотности; Индукторы тонкой пленки используют технологию тонкой пленки для достижения миниатюризации для удовлетворения требований к высокочастотным приложениям.

Параметры производительности индукторов включают значение индуктивности (L), коэффициент качества (Q), ток насыщения (Isat) и т.д. Среди них значение индуктивности определяет емкость хранения энергии, значение Q отражает характеристики потерь, а Isat характеризует максимальную емкость переноса тока индуктора до насыщения. Эти параметры должны точно соответствовать требованиям к конструкции схемы.

2. Классификация и функция индукторов PCB

Индукторы мощности

Силовые индукторы являются основными компонентами электроэлектронного оборудования и широко используются в преобразователях переменного тока / постоянного тока, преобразователях переменного тока / постоянного тока и других сценариях. Его функции включают:

Фильтрация: разделение сигналов высокой и низкой частоты путем предоставления импеданса для уменьшения волны питания.

Хранение энергии: хранить энергию, когда включен переключатель, и освобождать ее, когда она выключена, чтобы достичь преобразования напряжения.

Переходный ответ: подавляет импульсы тока и предотвращает мгновенный переток.

Изоляция: уменьшение электромагнитных помех между входом и выходом.

Сигнальные индукторы

Сигнальные индукторы в основном используются для обработки высокочастотных сигналов, таких как радиочастотные фильтры, осциллационные схемы LC и т.д. Его основным параметром является саморезонансная частота (SRF), и для поддержания стабильной производительности необходимо обеспечить, чтобы рабочая частота была ниже SRF.

Специальные индукторы

Индукторы общего режима: подавляют шум общего режима и улучшают чистоту сигнала.

Индуктор дифференциального режима: фильтрует помехи дифференциального режима и защищает чувствительные схемы.

Переменный индуктор: изменение значения индуктивности посредством механической регуляции для адаптации к динамическим требованиям применения.

3. Принципы размещения и проводки индукторов PCB

Принципы макета

Оптимизация положения: индуктор должен быть как можно ближе к IC, чтобы сократить путь тока и уменьшить паразитическую индуктивность.

Изоляция магнитного поля: избегайте расположения слоя GND или сигнальной линии непосредственно под индуктором, чтобы предотвратить потерю вихревого тока и помехи сигнала.

Управление теплом: зарезервируйте достаточное пространство для обеспечения того, чтобы рабочая температура индуктора находилась в номинальном диапазоне.

Стратегия проводки

Дизайн ширины линии: выберите соответствующую ширину линии в соответствии с размером тока, например, ток 2А соответствует ширине линии 0,53 мм (медная фольга 35 мкм).

Оптимизация горячей петли: уменьшить площадь горячей петли и уменьшить проблемы ЭМИ, вызванные паразитарной индукцией.

Экрантирование сигнала: высокочастотные сигнальные линии следует держать подальше от индукторов или использовать экрантирующий слой для уменьшения эффектов соединения.

4. Поддержание электромагнитных помех (EMI) индукторов PCB

Магнитное поле, генерируемое индуктором во время работы, может мешать окружающим схемам. Необходимо принять следующие меры:

Обработка медной кожи: удалите часть медной кожи вокруг индуктора, чтобы уменьшить диапазон излучения магнитного поля.

Конструкция экрана: используйте экранированные индукторы или добавьте экранирующие крышки, чтобы ограничить линии магнитного потока внутри.

Оптимизация заземления: убедитесь, что плоскость земли непрерывна, чтобы избежать вихревых токов, вызванных магнитным полем.

Вспомогательные компоненты: сочетать анти-потрясения конденсаторов, защитные крышки обмотки и т.д. для дальнейшего улучшения способности противодействия помехам.

5. Применение индукторов PCB

Схема питания

При переключении источников питания индукторы электроэнергии достигают преобразования напряжения путем хранения и освобождения энергии. Например, в конвертере бака индуктор работает с трубкой переключателя и диодом, чтобы обеспечить стабильное выходное напряжение.

Схема связи

В передней части радиочастотной связи высокочастотные индукторы и конденсаторы образуют фильтры для подавления гармонических помех. Например, в устройствах мобильной связи индукторы используются для выбора конкретных частотных полос для улучшения качества сигнала.

Автомобильная электроника

В системах питания транспортных средств индукторы должны выдерживать суровые условия, такие как высокая температура и вибрация. Например, в преобразователях постоянного тока/постоянного тока для обеспечения долгосрочной надежности используются высокотемпературные ферритные индукторы.

6. Тенденция развития индукторов PCB

По мере развития электронных устройств в направлении миниатюризации и высокой частоты индукторы PCB сталкиваются со следующими проблемами:

Миниатюризация: Достижение меньших размеров с помощью процессов ламинирования и тонкой пленки для удовлетворения требований интеграции высокой плотности.

Высокая частота: увеличение частоты саморезонанса, снижение высокочастотных потерь и адаптация к таким приложениям, как 5G и миллиметровые волны.

Интеграция: интегрировать индукторы с компонентами, такими как конденсаторы и резисторы, чтобы уменьшить занятие площади PCB.

Инновации в области материалов: Разработка новых магнитных материалов для улучшения производительности и стабильности индуктора.

Как ключевой компонент в электронных схемах, конструкция и макет индукторов PCB непосредственно влияют на 

производительность системы. Разумным выбором типа индуктора, оптимизацией макета и проводки и усилением 

подавления ЭМИ стабильность и надежность схемы могут быть значительно улучшены. В будущем, с технологическим 

прогрессом, индуктор PCB будет играть ключевую роль в большем количестве областей и способствовать развитию 

электронных устройств к более высокой производительности и меньшим размерам.