面向手机的DC-DC转换器用线绕型功率电感介绍

前言

手机、便携音乐播放器、便携式游戏机、笔记本电脑等各种便携式电子产品存在于我们的日常生活中。这些便携式电子产品由电池供电，各个机器内部都装载着多个电源电压转换电路（DC-DC转换器），能够将电池电压转换成功能模块所需要的电压。

DC-DC转换器有多种类型，用于便携型电子设备的则是以非绝缘型转换电源为主。这种非绝缘型转换电源有使用线圈的断路器式和以电容器为主体的供给泵式。例如主要用于便携设备的锂电池，电池电压会变化，而供给泵式的DC-DC转换器由于可以很好维持电池电压变化时的功率高转换效率而被广泛应用。

便携型电子设备所必需的电源类型根据机器的不同种类和功能而有着很大的不同，因此DC-DC转换器的输入输出电压电流规格和体积也有很大的不同。而用于这些DC-DC转换器的线圈零部件（功率电感）的尺寸、性能也是多种多样。

村田制作所具有能够适用于各种便携式电子设备用DC-DC转换器的叠层型和绕线型两种类型的功率电感。

这次要介绍的，是适用于从以便携音乐播放器为代表的小型便携式设备，到适用于笔记本电脑等大型便携电子机器，涵盖面广泛的绕线型功率电感（LQH系列）。

LQH系列的概要

表1中展示了绕线型功率电感LQH系列的产品线。LQH系列是拥有各种不同尺寸的绕线行电感，LQH2MC_52系列为最小尺寸，用于手机等小型液晶模块；AQH55P_R0系列为最大尺寸，用于笔记本电脑硬盘和数码相机。可以根据各种DC-DC转换器的性能要求以及尺寸要求，选择最合适的感值。
表1：功率电感LQH系列产品线一览

LQH2MC_52系列

      介绍LQH系列产品中最小最薄的LQH2MC_52系列。

图1展示了LQH2MC_52系列的外形尺寸图。

便携式音乐播放器和手机等便携设备越来越向高性能化，多功能化以及省电化发展，越来越多的DC-DC转换电路被用于其中，DC-DC转换电路的小型化和薄型化变得不可或缺。在这样的趋势下所使用的功率电感也要求小型化和轻薄化。LQH2MC_52系列是以独特的材料和成型技术为基础的超薄型铁氧体磁芯和高度卷线以及终端处理技术实现了最大2.0×1.6×0.70m的小型超薄规格功率电感，特别适合便携音乐播放器和手机的液晶屏。另外，根据上述技术和磁性电路设计技术，能够取得充分满足实际需求的最大为10μH的感值（表2），同时实现了出色的直流重叠特性（图2）。

图3展示了降压型DC-DC转换器使用时，使用LQH2MCN2R2M02及LQH2MCN2R2M52时的电源电压变换效率的评价结果。LQH2MC_52系列虽最大厚度只有0.7mm的小型化产品，但却和最大0.95mm厚的LQH2MC_02系列一样，达到了很高的电源电压变换效率。

表2：LQH2MC_52系列额定表

品名           感值(μH) at 1MHz    额定电流(mA)     直流电阻(Ω)    自振频率(MHz以上)
 
LQH2MCN1R0M52   1.0±20%              595            0.25±30%         215
 
LQH2MCN1R5M52   1.5±20%              540            0.33±30%         165
 
LQH2MCN2R2M52   2.2±20%              500            0.42±30%         125
 
LQH2MCN3R3M52   3.3±20%              360            0.74±30%         110
 
LQH2MCN4R7M52   4.7±20%              335            0.91±30%          90
 
LQH2MCN6R8M52   6.8±20%              285            1.23±30%          65
 
LQH2MCN100M52   10±20%               200            2.27±30%          55 

LQH55P_R0系列

接下来介绍对应大电流的功率电感LQH55P_R0系列。使用在数码相机（DSC），笔记本电脑和3.5/2.5英寸HDD等之中的功率电感必需能够对应大电流，同时要求低的直流电阻值。这里所说的绕线型功率电感能够做到磁屏蔽越是高，直流电阻值越低。磁屏蔽若是高，磁通量则不会泄漏至外部，被铁氧体磁芯约束在内部，从而获得较大的感值。因此，使用较粗的绕线可以用较少的圈数获得感值和较低的直流电阻值。但另一方面，一旦磁屏蔽能提高，直流重叠特性就会恶化。

LQH55P_R0系列在卷线周围全部涂有磁性树脂，从而提高磁屏蔽，这样做能够获得更低的直流电阻值。另外，由精密的涂层技术控制磁性树脂的涂量，从而调节实际有效的μ并控制所需要的感值和直流重叠特性。图5中表示了磁性树脂涂量变化时的直流重叠特性。精密磁性树脂涂层技术使较大电流时可维持最低限度的感值，以及减少初期感值低下等直流重叠特性可以得到自由控制。
表3及图6中表示了LQH55P_R0系列的额定电流表和直流重叠特性。

 
 
图4：降压型DC-DC转换器（PWM式）的电压变换效率
 

 
 
图5：磁性树脂涂量与感值和直流重叠特性的变化关系
 

表3：LQH55P_R0系列额定表

品名            感值(μH) at 1MHz    温度上升容许电流(mA)    直流重叠容许电流(mA)   直流电阻(Ω)    自振频率(MHz以上)
 
LQH55PN1R2NR0     1.2±30%                2900                    2600            0.021±20%          80
 
LQH55PN2R2NR0     2.2±30%                2500                    2100            0.031±20%          60
 
LQH55PN2R7NR0     2.7±30%                2150                    2070            0.040±20%          50
 
LQH55PN3R3NR0     3.3±30%                2000                    2000            0.044±20%          35
 
LQH55PN4R7NR0     4.7±30%                1750                    1400            0.060±20%          30
 
LQH55PN6R8NR0     6.8±30%                1450                    1200            0.087±20%          25
 
LQH55PN100MR0     10±20%                 1250                    1000            0.11±20%           20
 
LQH55PN220MR0     22±20%                  850                    670             0.26±20%           10
 

 
 
图6：LQH55P_R0系列直流重叠特性
 

总结

便携型电子设备使用多个DC-DC转换器，在机器和电力供给的各种模块中多种多样。用在这些DC-DC转换器中的功率电感也同样在尺寸、性能上必需多种多样。
村田制作所拥有对应多种多样DC-DC转换器的各种尺寸、性能变化的绕线型功率电感。
为了今后继续为多种多样的便携电子设备用DC-DC转换器提供最合适的功率电感，在进一步扩充尺寸型号的同时，改善功率电感的性能，在机器的低消费功率也做出我们的贡献。