2012 五月

去耦电路的多层铁氧体线圈

小型封装实现大电流容量

DC-DC转换器切换引发的电源电压的波动可以噪音形式通过电源线路扩散到其它电路。TDK MLZ-H系列多层铁氧体线圈可提供电子设备的去耦电路所要求的大电流容量,如数码相机、数码摄像机和笔记本电脑等。

半导体的小型化提高了电路的工作速度,并相应降低驱动电压。例如,集成电路(IC)的驱动电压逐渐从5V降至1V,甚至更低。然而,随着驱动电压的降低,对供电稳定性的要求也越高,即便最轻微的电压变化也会引发集成电路故障。近年来,随着电子设备的速度越来越快,小型DC-DC转换器靠近每个集成电路或负载点(POL)安装的做法已较为普遍。图1显示了在去耦电路中使用线圈的情况。

图1:在DC-DC转换器的电源电路中使用线圈去耦
常用LC滤波器(低通滤波器)提高效率。MLZ-H系列多层铁氧体线圈

LC滤波器提高电路效率
去耦线圈被串联连接在电源电路上,拥有两个主要功能(见图2)。第一个功能是抑制DC-DC转换器产生的高频噪音。交流电流的频率越高,遇到的阻力也越大。常用LC滤波器(低通滤波器)提高效率。与线圈不同,频率越高电流越易通过电感器。因此,线圈反射的高频噪音会通过电容器并被旁路到地线侧。

线圈的第二个功能是稳定电源电压。当电流有波动时,线圈朝阻止电流波动(线圈的自感功能)的方向产生电动势,并将电能存储为磁能。这样,线圈便可以对电源电压的瞬时升降做出反应,以防止波动,同时保持电流幅值,以稳定电源电压。

图2:去耦线圈的功能

抑制噪音

稳定电压

抑制高频噪音(左图):线圈阻止高频噪音,使其穿过电容并被旁通到地线侧,防止噪声波及到其它电路。稳定电压(右图):线圈将电能储存为磁能。通过防止电压的瞬时波动以稳定电源电压。

大幅提高额定电流
由于电源电路中的电流比信号电路中的电流高出许多,因此卷绕线圈仍是目前最常用的去耦线圈。与多层线圈相比,卷绕线圈拥有更大的电流容量。因此,可以使用多层线圈的设备相对要少一些。但是,TDK MLZ系列的多层铁氧体线圈却改变了这一点。MLZ系列使用具有更大额定电流的铁氧体作为材料,使其可以在多种电路中使用,而这些电路以前只适合卷绕线圈。

凭借数十年的铁氧体经验,并使用先进的材料技术,TDK设计出了优质的铁氧体材料多晶结构,以提高额定电流。

最新的铁氧体材料既有与以前的材料相同的基本成分,其饱和磁通密度又得到极大提高。在这些优点的基础上,TDK于2009年引进了TDK MLZ-W系列多层铁氧体线圈,其额定电流比之前产品高2.5倍。MLZ家族的最新成员是MZL-H系列,其电流容量更高(见图3)。

图3:卷绕线圈和多层线圈的比较
TDK MLZ-H系列可提供几乎与卷绕线圈相同的额定电流,但体积小很多。


凭借增强的DC重叠特性和优化的层级结构,新型MLZ2012-H系列拥有高达700mA的额定电流(电感值为1.0μH时),这比MLZ-W系列(见图4)高2.5倍,与卷绕线圈相同。这也使低阻电极的使用成为可能。另外,凭借MZL-H系列磁铁的屏蔽结构,使高密度封装成为可能。最后,新型系列符合RoHS指令,而且支持无铅钎焊。

图4:TDK MLZ系列的电感DC重叠特性(1.0 μH)
利用TDK MLZ-H系列的电感功能,增强DC重叠。

应用广泛的去耦线圈
有了TDK MLZ-H系列,在之前只能使用体积较大的卷绕线圈的许多应用中,现在可以使用高规格的多层铁氧体线圈——这一切都要归功于独特的铁氧体材料和优化的层级结构。由于DC重叠特性已经与卷绕线圈相同,小型的低电阻线圈已成为数码相机、数码摄像机和笔记本电脑等小型电子设备中最理想的去耦装置。

表:TDK MLZ-H系列的主要规格和电气特性

MLZ2012M1R0HTMLZ2012M2R2HTMLZ2012M4R7HTMLZ2012M100HT
电感(μH)

1.0

2.2

4.7

10

电感允许误差(%) ±20 ±20±20±20
自振频率(MHz)

150

100

60

40

Typ. DC电阻(单位:Ω)

0.10

0.16

0.34

0.68

额定电流-1(mA)*

700

400

300

200

额定电流-2(mA)**

800

600

400

300


* 电感下降速率指定最高为50%时的电流
** 最大温升指定为20 °C(参考值)时的电流(参考值)
测试条件:频率2MHz,电流0.1mA,最高环境温度105°C


电感与频率 
 

电感与DC重叠

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