大功率电感的作用及发展趋势

任何电感通电时都有一定的功率，此功率一般是是无功功率，如果考虑电感导线的直流电阻，工作时也消耗一定的有功功率;但若电感中通过的电流比导线容许通过的电流小很多，一般不称为“功率电感”，如收音机接收回路的电感，用线粗细只要考虑损耗大小即可，不必考虑载流量，就不是功率电感。所谓功率电感，一般指那些电流较大的电感，除了电感量之外，还要考虑通过电流大小。当然如果电感的电流较大，而电压也很高，就是大功率电感了。

一、简介

功率电感一般是指电气工程中用的，能承受大功率的电感器，如大型电机(AC)降压起动用的电感器(也叫电抗器)。大功率电感是分带磁罩和不带磁罩两种，主要由磁芯和铜线组成。一般电子线路中的电感是空心线圈，或带有磁芯的线圈，只能通过较小的电流，承受较低的电压;而大功率电感也有空心线圈的，也有带磁芯的，主要特点是用粗导线绕制，可承受数十安，数百，数千，甚至于数万安。

二、主要作用

1.阻流作用：线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗。主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。

2.调谐与选频作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容之间来回振荡，这就是LC回路的谐振现象。谐振时由于电路的感抗与容抗等值又反向，因此回路总电流的感抗很小，电流量很大(指f=f0的交流信号)，所以LC谐振电路具有选择频率的作用，能将某一频率f的交流信号选择出来。

三、主要特点

1.平底表面适合表面贴装。

2.优异的端面强度良好之焊锡性。

3.具有较高Q值，低阻抗之特点。

4.低漏磁，低直电阻，耐大电流之特点。

5.可提供编带包装，便于自动化装配。

四、性能参数

1.电感量：电感的标称感值，由于磁导率和分布电容的存在，感量会随频率的变化而变化;电感的精度一般为M(±20%)档或者N(±30%)档。

2.直流电阻DCR：指产品电极之间所用漆包线的总的直流电阻。

3.直流重叠电流Isat：指电感在连续通直流电流的情况下，电感的电感量会下降，一般按照下降30%的时候的电流值来设定规格。

4.温升许容电流Irms：指电感在连续通直流电流的情况下，电感的表面的温度会上升，一般按照上升40℃的时候的电流值来设定规格。

5.自谐频率SRF：指由于电感及电感本身分布电容的相互作用，使电感在某频率下达到谐振，该谐振频率就是电感的自谐频率，功率电感要求使用在自谐频率以下。

五、发展趋势

1.精细功率电感器

在便携式电子产品的电源供应器设计当中，面临的挑战是，既要提高电源供应器的工作效率还要减小它的尺寸，也就是说要设计在电力供应设计中使用的电感器。解决此难题的办法之一是，提高DC/DC转换器的开关频率，这是影响低电感和小尺寸元件的关键。由负荷波动引起的瞬态响应较低的电感值是抵消了更好的。在这种情况下，伴随着负载波动所引起的更快的瞬态响应，低电感值因高频率而偏移。

但是提高开关频率的同时也增加了开关损耗，这同样会导致工作效率的降低。由于其他重要电路设计之间相互作用会影响器件性能这一特点，所以仅仅靠增加开关频率并非易事。

近期，开关频率一直保持在500kHz左右而电感在4.7～10μH，这些因素包括提供更好的电路设计，改进材料，完善制造技术，都能让开关频率保持在1MHz以下。然而，内部电路的进一步细化使得开关频率已经高达3MHz，但同时电感值也低于了2.0H。据推算，6～8MHz的开关频率以及低于1H的电感值并不常见，这就导致了电感器小型化的戏剧性。

2.较高的开关频率

1-A级电感器的发展趋势是小包装，低电感和更快的开关频率。例如拥有300kHz开关频率但面积只有16或36mm2的电感器将被广泛使用。使用一个9mm2大小的电感器能将开关频率提高为1.5MHz，这表明在增加开关频率的同时也在相应地减小尺寸。未来要提供更精细电感器的关键在于部件制造商是否有能力通过在电路设计、材料和制造等方面的不断进步来降低电感和提高开关频率。

手机用电感器技术的进步已经在包装厚度上显现了出来，例如，从两三年前2mm到现在的1mm。该技术的显著改善让靠超薄元件支持器件的微型化趋势持续吸引着全球电子产品消费市场。即便如此，单纯靠使用较小的电感器也不是一个完善的解决方案。

3.绕线改善

规模较小的便携式设备需要更紧凑的更高效率的DC/DC转换器，靠这些补充设备的强大功能来很大限度的完善电池能量。尽管大的元件难以同时缩减电感尺寸和保持较低阻抗，厂商们依然在通过更好的设计，改进材料科学，提高制造技术来减少电感器尺寸。