DC-DC轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換效率和功率電感性能的解決方案

隨著高新技術(shù)的不斷研發(fā)，各種設(shè)備都已進(jìn)入高端化，作為后備軍，電源電路也有了較為明顯的進(jìn)步。具體來說，以典型的手機(jī)為例，除了原始的通話功能之外，相機(jī)、廣播、電視等各種功能已經(jīng)成為普遍標(biāo)準(zhǔn)的功能。這些功能的工作所需的電壓各不相同，為此，電池電壓必須通過電源轉(zhuǎn)換電路將其電壓轉(zhuǎn)換成各電路正常工作所需電壓。大多采用電源轉(zhuǎn)換效率較高的開關(guān)控制器(通常稱作DC-DC轉(zhuǎn)換器)。

另外，在移動設(shè)備多功能化進(jìn)程中，對機(jī)器的小型、薄型化要求也逐步提升。為此就必須減少元件的使用數(shù)量，或者將元件做到更小。此對策是借由提高DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率，減小必要的功率電感和電容的額定參數(shù)值，以此來適應(yīng)元件的小型化。將集中控制電源的PMIC(PowerManagementIC)的開關(guān)頻率，將從一直使用的1MHZ變?yōu)?MHz，還有管理單獨電源的DC-DC轉(zhuǎn)換器IC中主流頻率一直是3～4MHz，對于此種情況，作為主要元件的功率電感就需要1.0uH到2.2uH的低感值產(chǎn)品。而開關(guān)頻率數(shù)的提高使靜噪成為必須，為了解決這些課題，推動了功率電感的開發(fā)。

手機(jī)電源電路功率電感的必要特性

在此闡述多功能小型手機(jī)的電源電路對功率電感的形狀和特性的要求。主要有以下三項。

體積小，厚度薄

擁有能夠適應(yīng)電源電路高電源轉(zhuǎn)換效率的特性

在電源工作狀態(tài)下?lián)碛锌乖肼暷芰?/p>

接下來就村田制作所開發(fā)的，具備以上性能的功率電感的性能作說明。

針對小型電源電路開發(fā)的疊層型功率電感

對應(yīng)小型、薄型需要的功率電感及其主要性能

村田制作所開發(fā)了對應(yīng)電源電路小型化需求的疊層型功率電感LQM2HP(2520尺寸)、LQM2MP(2016尺寸)系列，并投入量產(chǎn)。這些功率電感都是符合集合PMIC和電源供給端的基帶IC等1.0mm厚封裝趨勢的超薄設(shè)計。外形如圖1所示。

圖1-2：LQM2MP外形

通過直流電流后感值偏執(zhí)特性良好，可以作為各功率電感的特長。電流-感值偏執(zhí)特性是指功率電感通電時，電流變大引起感值下降的性質(zhì)。這是疊層型功率電感的封閉磁路構(gòu)造導(dǎo)致的磁通量飽和引起的，因此為了克服這個弱點，開發(fā)新技術(shù)以降低疊層鐵氧體中的磁通量分布，從而改善電流的疊加特性，最后反映在各個產(chǎn)品上。

表1是各產(chǎn)品的主要特性，表二則是電流-感值偏執(zhí)特性。

品名感值

(μH)感值測定頻率

(MHz)額定電流

(mA)直流電阻

(Ω)

LQM2HPNR47MG0 0.47±20% 1 1800 0.040±25%

LQM2HPN1R0MG0 1.0±20% 1600 0.055±25%

LQM2HPN1R5MG0 1.5±20% 1500 0.07±25%

LQM2HPN2R2MG0 2.2±20% 1300 0.08±25%

LQM2HPN3R3MG0 3.3±20% 1200 0.10±25%

LQM2HPN4R7MG0 4.7±20% 1100 0.11±25%

品名感值

(μH)感值測定頻率

(MHz)額定電流

(mA)直流阻抗

(Ω)

LQM2MPNR47MG0 0.47±30% 1 1600 0.060±25%

LQM2MPN1R0MG0 1.0±30% 1400 0.085±25%

LQM2MPN1R5MG0 1.5±30% 1200 0.11±25%

LQM2MPN2R2MG0 2.2±30% 1200 0.11±25%

圖2：電流疊加感值特性