功率电感器也被称为功率线圈、功率扼流圈,是用于DC-DC转换器等开关方式电源电路中的主要元件,通过与电容器进行协调,使开关器件ON/OFF所产生的高频脉冲更为平滑化。
由于电源电路的功率电感器中会流过大电流,因此绕组型为主流产品。这是因为,通过将高导磁率的磁性体(铁氧体或软磁性金属)用于磁芯中,以较少巻数实现高电感值,从而可使产品更为小型化。图3所示为使用功率电感器的DC-DC转换器(非绝缘型及斩波方式)基本电路。
图3:DC-DC转换器(非绝缘型及斩波方式)基本电路
功率电感器主体振动以及噪音扩大的机制
当流过人耳可听范围频率的电流时,功率电感器主体发生的振动会引起啸叫。其振动原因以及噪音原因有以下几种可能。
振动原因
➀磁性体磁芯磁致伸缩(磁应变)作用
➁磁性体磁芯磁化导致相互吸引
➂漏磁通导致绕组振动
噪音放大原因
➀与其他元件接触
➁漏磁通导致对周边磁性体产生作用
➂与包括基板在内的组件整体固有振动数一致
导致产生功率电感器啸叫的振动原因以及噪音扩大原因如图4进行了总结。以下对这些原因的主要内容进行说明。
图4:导致产生功率电感器啸叫的振动原因以及扩大原因
产生振动的各种原因与作用
振动原因➀:磁性体磁芯磁致伸缩(磁应变)
对磁性体施加磁场使其磁化后,其外形会发生细微变化。该现象称为"磁致伸缩"或"磁应变"。以铁氧体等磁性体为磁芯的电感器中,绕组所产生的交流磁场会使磁性体磁芯发生伸缩,有时会检测到其振动声。
图5:磁性体磁致伸缩(磁应变)作用
磁性体是称为磁畴的小范围的集合体(图5)。磁畴内部的原子磁矩朝向相同,因此磁畴是一个自发磁化朝向恒定的微小磁铁,但磁性体整体却不会表现出磁铁的特性。这是因为,构成磁性体的多个磁畴,其排列使自发磁化相互抵消,因此从表面上来看处于消磁状态。