在DC/DC電源下方鋪銅是否有益?
發布時間:2022-03-26 來源:芯源係統 責任編輯:wenwei
【導讀】對DC/DC 電源的電感底部是否應該鋪銅這個問題,工程師們常常意見分歧。 一種觀點認為,在電感下方鋪銅會在接地麵上產生渦流;渦流會影響功率電感的電感量並增加係統損耗,而接地麵噪聲會影響其他高速信號。 另一種觀點則認為,完整的銅平麵可以降低 EMI 並改善散熱。 本文將首先介紹電感的分類,然後進行一個電感下方鋪銅的實驗。最後,我們將解釋鋪設銅層的益處,然後再對 DC/DC 電源下方鋪銅是否有益這個問題做出結論。
電感的分類
在解決鋪銅爭論之前,我們首先需要了解電感通常是如何分類的。簡而言之,電感可分為三類:
非屏蔽電感
非屏蔽電感的磁路由核心由空氣組成,這意味著它的磁力線完全暴露在空氣中,沒有任何磁屏蔽。
半屏蔽電感
半屏蔽電感是在非屏蔽電感的基礎之上,將磁屏蔽材料結合在電感外圍。 由於導磁材料的磁阻小,磁力線基本上被鎖定在材料中。 隻有一小部分磁場會從氣隙中溢出。因此,這種電感的外部漏磁極小。
一體成型電感
yitichengxingdianganjiangraozuhecixingcailiaoyicijiaozhuercheng,zhizaineibuliuxiayigehenxiaodeqixiyifangzhidianganbaohe。yinci,zheleidianganzaihendachengdushangmeiyoucilixianyichu。
圖 1 總結了這三種類型的電感。
圖1: 電感的分類
采用MPQ4420 進行鋪銅實驗
現在,我們用 MPQ4420 評ping估gu板ban來lai進jin行xing一yi個ge實shi驗yan。為wei了le模mo擬ni在zai電dian感gan下xia方fang鋪pu設she銅tong層ceng,我wo們men在zai電dian感gan附fu近jin放fang置zhi一yi塊kuai接jie地di銅tong片pian,然ran後hou測ce量liang電dian感gan電dian流liu紋wen波bo,用yong以yi評ping估gu在zai電dian感gan下xia方fang鋪pu銅tong的de影ying響xiang。 實驗結果表明,當銅片靠近非屏蔽電感放置時,峰值電感電流增加了約 8%(見圖 2)。當使用其他類型電感時,電感電流的峰峰值幾乎保持不變。
圖 2:使用 MPQ4420 評估板進行驗證實驗
這個實驗證明,在電感底部鋪銅,僅對非屏蔽電感的感量有少量影響,對屏蔽電感感量則幾乎沒有影響。
在電感下方鋪銅的益處
當(dang)在(zai)電(dian)感(gan)底(di)部(bu)鋪(pu)銅(tong)時(shi),電(dian)感(gan)或(huo)者(zhe)其(qi)他(ta)高(gao)頻(pin)回(hui)路(lu)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)場(chang)會(hui)在(zai)鋪(pu)銅(tong)處(chu)產(chan)生(sheng)渦(wo)流(liu),渦(wo)流(liu)的(de)作(zuo)用(yong)會(hui)使(shi)得(de)原(yuan)磁(ci)力(li)線(xian)被(bei)削(xue)弱(ruo),這(zhe)就(jiu)像(xiang)電(dian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)一(yi)般(ban),可(ke)以(yi)“阻斷”磁場向下傳播,減小高頻磁場對空間內其他元器件的影響,從而有利於EMI的測試。(參見圖 3)。如果我們將EMI濾波元件及接插件於背麵放置,則能進一步優化EMI的性能。
圖3: 渦旋效應抵消了高頻磁場
MPS電感
MPS 提供半屏蔽電感和一體成型電感,電感範圍從 0.33µH 到 22µH,飽和電流介於 0.8A 和 64A 之間。
MPL-SE 係列為半屏蔽電感,如 MPL-SE2512-4R7、MPL-SE2512-220、MPL-SE4030-150 和 MPL-SE5040-R47,它們均采用外部磁性環氧樹脂來增強磁特性。
MPL-AL 係列為扁線設計並具有低 DCR/ACR 的一體成型電感,如 MPL-AL4020-R47、MPL-AL4020-2R2、MPL-AL6060-6R8 和 MPL-AL6050-R82。與圓線一體成型電感相比,扁線一體成型電感可以提供更高的額定電流。
結論
根據以上討論,我們建議在EMI 測試中對電感鋪銅,因為它可以改善 EMI 性能。從電感感量的角度,對於屏蔽型電感,電感感量基本沒有影響,因此也建議鋪銅;僅對於工字型電感,鋪銅對電感感量有少許影響,工程師可以視情況而定。
來源:芯源係統
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