采用磁性基板的高感值PCB平面电感器设计

为增加PCB平面电感器单位面积上的电感值,提出一种采用磁性基板作为PCB叠层制作高感值PCB平面电感器的方法,并将磁性基板应用于两种典型的平面螺旋电感结构设计中。采用HFSS全波仿真方法对采用常规FR4基板和磁性基板的平面电感设计进行了比较,结果显示使用磁性基板能够在保持电感Q基本不变的情况下增大单位面积上的电感值,使用磁导率为2和1.5的磁性基板设计的电感器单位面积电感值能够达到13.1 n H/mm2和8.9 n H/mm2,与使用磁导率为1的FR4基板相比单位面积电感值的增大量与所使用磁性基板的磁导率基本成正比关系。

一种铁氧体／聚酰亚胺复合膜平面电感器

文章介绍一种用于低电压大电流的DC／DC变换器的平面型电感器，其结构由铁氧体和聚酰亚胺复合薄膜叠装组成。铁氧体材料的物理特性为40v01％，平均直径为10μm的Mn—Zn铁氧体颗粒料，制成的复合磁心的相对磁导率低至6；成品平面电感器的尺寸为15×15×1．4（mm^3），包括它们内部的2匝方形螺旋状铜线圈，顶部的350μm厚度的复合磁心，底部的1mm厚度的Ni—Zn铁氧体基片。这种电感器线圈的直流电阻为15mn，电感值为140nH。当叠加10A直流电流时，电感量的下降小于4％。这种平面电感器用于同步整流型降压变换器，其开关频率为1MHz，输入电压5v，输出电压1V，电流4A，其最大变换效率为80％。

降低平面电感器损耗的结构

假设磁芯无限电阻率是在导体宽度的函数条件下，用有限差分法分析嵌有磁芯的矩形导体之交流电阻。用磁性材料填充这种夹层结构中的空隙，证明可有效降低宽/高比大的导体之Rac/Rdc比。然而，当计入铁损且其超过铜损之时，在磁路中设置气隙被证明是一种折衷损耗的满足方法，即Q因子可提高，但以增加铜损和降低电感为代价。按照这种方法，研制了一个采用NiZn铁氧体平面电感，它可用来作几瓦的dc-dc变换器储能电感器。文中还提出了一种降低磁芯涡流损耗的新概念。

平面圆形螺旋电感器和变压器的计算机辅助设计

本文在准静态条件下,分析了应用于微波单片集成电路中的圆形螺旋电感器和变压器,举出了它们的等效电路.求得格林函数后利用矩量法求出了圆形微带线上的电流和电荷分布.导出了计算平面圆形螺旋电感器和变压器等电路中各元件数值的公式以及“S”参数表示式.编制了相应的程序.利用这些程序可以分析计算具有任意匝数(包括非整数)和各种几何参数的平面圆形螺旋电感器和变压器.平面圆形螺旋电感器的计算值与实验值比较,最大误差约为5%.

集成双层平面电感的单片DC/DC转换器设计

采用0.35μm标准CMOS工艺设计了3.3V/1.5V单片低压Buck转换器,开关频率为150MHz.本文采用了电压型脉宽调制的反馈控制模式,克服了频率提高所带来的转换器系统不稳定问题.对双层平面螺旋电感进行了设计与优化,获得品质因数2.6,电感值28nH的双层平面电感.模拟结果表明,对应于不同输入电压或不同负载,转换器系统工作稳定,输入调整率-40dB,输出调整率-60dB.输出电压纹波平均值可以控制在额定值75mV,转换效率71%.

CMOS RFIC平面螺旋电感的集总等效电路(英文)

基于DDM-CM理论,建立了CMOS工艺下射频集成电路中广泛使用的平面螺旋电感器的π型集总等效电路.获得了Si-SiO2结构衬底上解析、封闭的集总参数的表达式,并和已经发表了的实验数据进行了比较,验证了所得结果的准确性.

一种微米级多层叠装磁心平面型螺旋电感器

文章介绍一种采用微米（μm）级NiFe合金的多层叠装磁心研究开发的用于高密度封装的超低高度（0．4mm）的平面螺旋电感器。其制造工艺是采用简单的腐蚀掉电镀铜层的方法，以此获得7层厚度为1．8μm的叠层磁心，并以这种磁心与螺旋线圈一起组成螺旋型电感器。制成器件的整体尺寸为40×15（mm）。成品测试的性能表明，它们适用于高密度封装的电源变换器。它们用于2．2MHz工作频率的升压变换器（5-10V），可以得到2W的输出功率，其总效率超过70％。

平面磁性元件高频绕组损耗原理及其测量

随着开关电源频率的不断提升,磁性元件中导体的涡流损耗成为设计时的重点关注部分。本文以平面型电感器为研究对象,将导体的涡流损耗分解为集肤效应损耗和邻近效应损耗,利用数值计算的方法探索集肤效应损耗的影响因素,并借助半近似解析式获取电感器中的邻近效应损耗。通过对平面型电感器线圈的集肤效应损耗、邻近效应损耗以及总损耗的分析,为工程上分析损耗所占百分比提供了一条可行的途径。

单片DC/DC变换器的分析与设计

在0.35μm硅衬底CMOS工艺条件下,分析了集成平面电感器的单片DC/DC变换器的功率损耗,折中考虑了设计中的难点以及各种影响因素。优化了变换器的转换效率,确定其开关频率为100MHz;考虑片上集成平面电感器的单位面积电感值与品质因数的大小也是决定DC/DC变换器性能的关键因素,该文给出了双层平面螺旋电感器的物理设计与几何参数优化,获得了双层平面螺旋电感。模拟结果表明该变换器工作稳定,转换效率可以达到62%。

电源及其系统

本文集收录6篇论文。内容主要涉及:低电耗备份电源,可适应长时间停电的紧急电话用备份电源,低输出电压小形高功效备份变流器,基于辅助线圈的积层型平面电感器的直流重叠特性的改善及在 DC-DC变换器中的应用,正交形变压器控制系统复合谐振形变流器电路,采用 Mn-Zn 铁氧体的超小型变压器的工作特性等。