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DC/DC開關(guān)電源電感下方到底是否鋪銅?

發(fā)布時(shí)間:2023-07-04 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】電感有交變電流,電感底部鋪銅會(huì)在地平面上產(chǎn)生渦流,渦流效應(yīng)會(huì)影響功率電感的電感量,渦流也會(huì)增加系統(tǒng)的損耗,同時(shí)交變電流產(chǎn)生的噪聲會(huì)增加地平面的噪聲,會(huì)影響其他信號(hào)的穩(wěn)定性。


電感有交變電流,電感底部鋪銅會(huì)在地平面上產(chǎn)生渦流,渦流效應(yīng)會(huì)影響功率電感的電感量,渦流也會(huì)增加系統(tǒng)的損耗,同時(shí)交變電流產(chǎn)生的噪聲會(huì)增加地平面的噪聲,會(huì)影響其他信號(hào)的穩(wěn)定性。


在EMC方面來看,在電感底部鋪銅,完整的地平面鋪銅有利于EMI的設(shè)計(jì);現(xiàn)在的電感的生產(chǎn)工藝升級(jí),電感采用屏蔽型電感,泄露的磁感線很少,對(duì)電感的感量影響不大,還能有利于散熱。


實(shí)際工程中又該如何去選擇呢?


工程中該如何選擇,首先要了解電感的構(gòu)造。我們常用電感有非屏蔽工字型電感、半屏蔽電感、一體成型電感。那它們有什么特點(diǎn)呢?


DC/DC開關(guān)電源電感下方到底是否鋪銅?

非屏蔽工字電感,磁路由磁芯和空氣共同構(gòu)成,其磁感線會(huì)完全暴露在空氣中,沒有任何的磁屏蔽。


半屏蔽電感,由其骨架結(jié)構(gòu)可以看出,在工字電感的基礎(chǔ)上,在電感外圍增加了磁屏蔽材料。因?yàn)榇牌帘尾牧系拇抛栊?,磁感線基本被鎖定在導(dǎo)磁材料中,只有很少一部分的磁場(chǎng)會(huì)從氣隙中泄露出來,所以能起到一定的屏蔽作用。


一體成型電感,在電感生產(chǎn)時(shí)將繞組和導(dǎo)磁材料一次鑄造而成,內(nèi)部只有很小的氣隙,防止電感飽和,所以這種電感基本沒有什么磁感線溢出。


實(shí)驗(yàn)非屏蔽工字電感和屏蔽電感銅皮對(duì)電感量的影響。


實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)非屏蔽工字電感有銅皮的條件下,電感量有減小,而屏蔽型電感幾乎沒有影響。


電感底部敷銅與否對(duì)電源有什么影響呢?


思考這個(gè)問題前首先回顧了解下渦流效應(yīng)。磁感線由N到S級(jí),存在交變磁場(chǎng)經(jīng)過導(dǎo)體表面時(shí),由電磁感應(yīng)定律可知,在導(dǎo)體表面形成感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向總是會(huì)起到消弱原磁場(chǎng)大小的作用。


DC/DC開關(guān)電源電感下方到底是否鋪銅?

下面是Boost升壓DC/DC電路電流環(huán)路的情況,來聊聊電感底部敷銅對(duì)電源設(shè)計(jì)的影響。


當(dāng)Boost升壓正常工作時(shí),電感中流過負(fù)載電流,形成回路。由于開關(guān)管的存在,電流是動(dòng)態(tài)變化的,由此可形成電感的磁感線,在導(dǎo)體的表面部分磁感線回形成封閉的磁回路,部分磁路會(huì)形成漏磁溢出到空氣中。如果電感底部沒有敷銅時(shí),從電感中溢出的磁感線會(huì)在整個(gè)電源系統(tǒng)中存在,使系統(tǒng)沒有相對(duì)安靜的空間,會(huì)造成EMI的性能下降。


DC/DC開關(guān)電源電感下方到底是否鋪銅?

如果電感底部敷上完整的銅時(shí),在電感的底部平面會(huì)產(chǎn)生渦流效應(yīng),渦流會(huì)將抵消部分漏感產(chǎn)生的磁場(chǎng),使得原漏磁感應(yīng)線消弱。電感底部敷銅,產(chǎn)生的渦流就如同電磁屏蔽罩一樣,阻斷了磁感應(yīng)線向下傳播,因而可以將電感產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)屏蔽在導(dǎo)體的一面,這樣極大地減小高頻磁場(chǎng)對(duì)空間中其他元器件的影響。


DC/DC開關(guān)電源電感下方到底是否鋪銅?

從兩個(gè)角度來看,站在EMI的角度,建議敷銅;站在電感感量的角度,屏蔽型電感感量沒有影響,所以也建議敷銅,而僅工字電感底部敷對(duì)電感感量有少許影響,所以在實(shí)際的工程中視情況而定。


在實(shí)際的PCB布局中,開關(guān)出的濾波器放在與電感相反的PCB平面,更有利于避免高頻干擾濾波元器件,防止高頻干擾通過線傳輸出去。


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