浅谈电感器在PCB中的布局问题
在工作电路中的电感器
当电流流过电感器时会产生磁力线。当这种磁力线穿过导体(PCB的导体为铜箔)时,在这部分会产生电涡流。也就是说,如果电感的附近有导体,则可能因电涡流而引发问题。由于电涡流是在抵消磁力线的方向流动,因此会使L值变小、Q值下降(即损耗增加)。Q是表示电感损耗量的参数之一,“Q值越大则意味着损耗越小”。
如果电感附近的铜箔是信号线,则电涡流可能致使噪声传播到信号,可能对电路工作有不利影响。
除此之外,电感属于发热元件。当电感有电流流过时,会因电感线圈的电阻成分和其他损耗而发热。
随着电感的温度升高,除元件本身这一劣化之外,铁氧体铁芯的情况下,如果超过居里温度,电感值会急剧下降。
一般选型时,电感生产厂家会提供额定电流值和电阻值规格作为参考标准,但在实际安装时还需要考虑散热。
如何实现合理布局
具体有以下几个关键点。
一、为了将来自开关节点的辐射噪声控制在最低,虽然重要程度仅次于输入电容器,请将电感尽量配置在IC附近。
二、如果为了降低布线电阻散热而过度扩大铜箔面积的话,铜箔可能起到天线的作用,使EMI增加,因此不可过度增加铜箔面积。从EMI的角度出发考虑布线面积的布局如图一,配置了不必要布线的不良示例见如图二。
具体的布线宽度可参考电流耐受特性来决定。Figure 5为流过某电流时的导体宽度和自发热导致的温升图表。例如,当2A的电流流过导体厚度35µm的布线时,为抑制20℃的温度上升,0.53mm的导体宽度即可对应。但是,由于布线受外围元器件发热和环境温度的影响,因此,需要具备充分的余量。例如,建议1盎司(1OZ)(35µm)PCB板中每1A导体宽度1mm以上、2盎司(70µm)PCB板中每1A导体宽度0.7mm以上。
三、关于电感外围布线,不可在电感的正下方配置GND层(图四)。这正如前面提到的,磁力线穿过导体GND层并产生电涡流,从而受磁力线消除的影响,使电感值下降或Q值下降(损耗增加)。非GND的信号线也有因电涡流使开关噪声传递给信号的可能性,因此应避免电感正下方的布线。不得不布信号线时,请使用漏磁较少的闭磁路电感。但是,必须实际测试并确认是否有问题。
四、还应要注意电感引脚布线间的空间。如图五所示,当引脚间的距离近时,开关节点的高频信号经由杂散电容,电容量被诱导至输出。
虽然并不仅限于电感,但部件的配置和布线设计常常会成为制约因素。因此,认真将应该注意的要点体现在布局设计中是非常重要的。在结果不理想的情况下,必须进行实测并确认有无问题。
总结电感布局关键点
电感要尽量配置在IC附近。铜箔面积不可过大。电感的正下方不可配置GND层。也要极力避免配置信号线。电感引脚的布线不要太近。SGTE专业生产03-30系列全尺寸一体成型贴片电感器,可为您提供精确焊盘参考尺寸,详尽电流特性参数和电阻参数,加上对以上几点电感布局的关键点介绍,相应您会对SGTE的电感产品的选用更加如鱼得水。
最后,电感器属于高精密产品,对企业的技术、经验和管控有很高的要求,比如对员工进行技术知识的培训、原材料采购的把关、技术研发的把关、制造生产管理的把关等,因此选择一家生产经验丰富、品质管理完善的电感器制造商就显得更为重要。
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