小型电源电感、功率电感的技术动向

中心议题：

• 小型电源电感功率电感需求不断增加
• 电源回路对小型电源电感功率电感要求是高效率，小型化
• TAIYO YUDEN 的小型电源电感功率电感

解决方案：

• 通过提高电源式DCDC转换器的开关频率来降低感值，减小电感体积
• 充分发挥小型设备的最高性能，设计出最适化的电感将是非常重要的前提
• NR 系列采用了混入铁氧体粉末树脂的成型技术，只使用了鼓型磁芯形成了无袖构造产品
• BR 系列小型绕线扼流线圈是为实现可对应大电流的DC-DC 转换器的小型化而设计的
• CKP2520系列是在薄膜上印刷内部电极，通过通孔实现层间的连接，使内部电极在螺旋上形成的

需求不断增加的小型电源电感功率电感
作为大量使用小型电源电感功率电感的设备，手机，HDD,DSC,DVC, 便携式音响设备，笔记本电脑用ODD 等小型设备为我们所熟知。这样的小型设备在保持小体积，轻量的同时，也往往被要求可实现长时间的运行。由于所使用功能各异的电路模块数量的增加，多个高效率开关DC-DC 转换器被实际使用。也就是说在上述的小型设备中，高性能的电感器被要求更多的使用。另外，设备的小型化也要求使用进一步实现了小型化，薄型化的元件。TAIYO YUDEN 根据市场的需求在小型电感的产品开发上投入了更多的力量。这次我们将向您介绍其绕线方式和多层方式这两种在结构上各有所长电感类制品。

电源回路和小型电源电感功率电感
用于手机为代表的小型设备的电源配件的倾向是实现高效率，小型化的产品。为了实现电源环节的小型化，电感的形状变小，或者是使用元件数的减少是必不可少的。我们相信这样的想法是始终贯穿在各位设计人员每天的设计工作之中的。面对这样的问题，解决的方法之一就是提高电源式DC-DC 转换器的开关频率。通过这样的方式，降低电感值，使电感体积的小型化得以实现，更保证了电容的容量不变。同时，负荷急变引起的过滤对应特性也得以提升。

                                 图1.开关频率与使用电感的时序图

数年前，开关频率为500KHz，电感值为4.7μH 到10μH 的取值范围。最近由于采用了提高开关频率的电路设计，频率由1MHz 提升到了3MHz，与此相对电感值也降低到了2.2μH。

提升开关频率虽然有着上述的益处，可是也有一个明显的缺点。那就是提升了开关频率，使得开关振子的损失增加，降低了效率。所以，只是单纯的提升开关频率是不可行的。因为这将很大程度上取决于设备以及电路的发展状况。

                                                                            图2

图2，是匹配了额定电流1A 级电感的图表。纵轴是电感的厚度，横轴的底部是DC-DC 转换器的开关频率，上部是电感值。

在一定条件下，决定的与降压型DC-DC转换器开关频率相对应的电感值。开关频率为300kHz 的情况下，需要的是角形4mm，厚度1.8mm 或是角形6mm，厚度为1.2mm的电感。开关频率提升为1.5MHz 时，角形3mm 厚度为1mm 电感的使用成为可能，电感的小型化也就得以实现。

今后，伴随着开关频率的进一步提升，电感值的减小，电感产品小型化的进一步实现也将成为可能。

另外，考虑到厚度，例如手机中可使用电感厚度为2mm，而现在这个厚度已经变成了1mm，将来支持小型设备的电感也将被要求实现进一步产品小型化。但是，牺牲产品性能为前提的产品薄型化，小型化是没有意义的。我们认为为了充分发挥小型设备的最高性能，设计出最适化的电感将是非常重要的前提。

TAIYO YUDEN 的小型电源电感功率电感

1.NR 系列（绕线电感）
NR 系列电感是TAIYO YUDEN 小型电感的主力产品。

                                                                                           图3

NR 系列产品是指采用了混入铁氧体粉末树脂的成型技术，只使用了鼓型磁芯形成的无袖构造电感产品。（图3），由于采用了这样的构造，鼓状磁芯与袖状磁芯之间的空气阀不会再产生，涡旋电流得到了抑制，从而使交流抵抗被控制在了一个较小的范围内。同时由于是使用树脂来固定这个结构，小型设备所需的较强抗冲击性也得到了很大的强化。另外，通过采用超薄设计，实现了产品尺寸为角形3mm（3mm×3mm）、高度1.0mm、1.2mm、1.5mm；角形4mm（4mm×4mm），高度为1.8mm、1.2mm、1.0mm（数值均为Max 值）的产品构成。

2. BR 系列（绕线电感）
与［NR 系列］相同，彻底排除结构上的无用空间，进行最适化产品设计是研究方针。BR2518 系列与TAIYO YUDEN 的传统产品相比较，在保持了高额定电流，低Rdc 的产品特性的同时，实现了产品面积缩小50% 的产品小型化以及交流抵抗的大幅度低减。为了满足不断增强的高性能便携式设备的小型化需求，BR 系列在研发制造之中综合应用了小型绕线贴片电感的设计开发技术、制造技术等技术。在保持了低交流抵抗特点的同时，在2012 尺寸，1608 尺寸上实现了850mA（都是1.0μH）的直流重叠特性，小型绕线扼流线圈是为实现可对应大电流的DC-DC 转换器的小型化而设计的。

              图4                                                              图5                                                              图6 

3. CKP2520 系列（多层电感）
CKP2520（2.5mm×2.0mm×1.0mm）系列多层电感是在薄膜上印刷内部电极，通过通孔实现层间的连接，使内部电极在螺旋上形成的产品构造。（图4）
多层电源电感功率电感CKP2520 系列产品与现有产品相比较，作为电感的基本性能得到了改善，作为多层型电源电感功率电感有着较高的水平。低Rdc, 小型化，薄型化等特征也得以实现。有关该产品的详细技术资料，请参考产品构成图表。（图5，6）

小结
电感的构造本身非常简单。但是，保持小体积的同时满足产品的特性的产品研发工作有着许多的障碍。今后我们也将会继续进行技术课题的深入研究，为对应电源的小型化以及高效率化的市场要求不断推出顺应市场要求的新产品。