SMT电感铁氧体元件新进展
2003-11-26 16:05:31
来源：《国际电子变压器》2003.12
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SMT电感铁氧体元件新进展
New Derelopment of SMT Inductance Ferrite Components
自上世纪70年代适于表面安装技术（SMT）片式电感器开发成功，80年代已进入商品生产，90年代又开发各种SMT变压器。与过去插针式电感元件相比，片式电感元件不但具有小型、轻量、薄型化，适于表面贴装等特点，而且具有高可靠性、高尺寸精度、产品重复生产性好，适于高速自动化组装和高密度组装等特点，因此，各种SMT电感元件已广泛应用到消费电子、信息技术、通信和工业电子等各个领域。近年来，为适应便携式电子产品迅猛发展，数字式回路高频化，以及因特网通路高速化，SMT电感元件不仅产量快速增长，品种不断多样化，而且技术方面不断有新的进展。片式电感元件技术进展也推动了铁氧体材料的新发展。下面仅从最近收集到的一些技术信息作一个综合性的叙述和报导。
1.片式高频电感器
片式固定电感器首先在摄象机为代表的各种便携电子产品的信号回路中作用，现在已扩展到电源回路和特高频回路中使用。手提电话爆发性增长使片式电感器年需要量增长率高达30%；在移动电话中使用个数，虽随IC进步有减少趋向，但随着双模、双频化及蓝牙技术的附加功能，个数又有增多因素。此外，在数码相机、MD、移动通信基站、无线LAN、光传输等通信设备、视象设备、微型组件中均有不断增多要求。片式电感器按其结构型式主要有绕线型、积层型和薄膜型三种，分别有各种特点和用途[1]（见表1）。片式电感器技术发展趋势是进一步小型化、高频化、高性能化、低损耗、大电流化等。
绕线型片式电感器结构和制造工艺简单，当采用在高频铁氧体磁芯上直接绕线，则有较大电感值，并容易实现低直流电阻和大电流化，适合在电源回路和信号回路中使用。若采用以陶瓷为基体的绕线型电感器，也可用于GHz频带的高频回路。在小型化方面，国内已能生产1608型产品，国外则有1005（1.0 ×0.5mm）型产品面市。
已有报导一种激光蚀刻的片式电感器[1]，是在陶瓷骨架上镀铜，激光蚀刻加工沟槽，再用环氧树脂涂覆，尺寸为1005型，可达到无方向性，无极性，即贴装方向变化时电感值也不会变化，有高的Q值和高的自谐频率，可适合RF 、IF回路使用。另外，也有用铁氧体瓷芯直接烧制外电极，可不用导线架和树脂模压，相同电特性下，可由2520型缩小为2016型，安装面积小60%，直流电阻小一个数量级，节省电耗，另外，有5面电极，无方向性，高的尺寸精度。
积层型片式电感器通常采用薄片毛坯、多层印刷技术制成，适于规模化大生产，在微小型化、尺寸精度、可靠性、高频化等方面处于优先地位，已成为携带电子产品应用的片式电感器主流。在手提电话中使用的积层电感器，从提高安装密度和小型、轻量化考虑，取主导地位的尺寸已从1608型转移为1005型。近年来，已有0603型产品问世（如日本TDK、Toko太阳诱电等）。日本Toko的0603片式电感器，用多层陶瓷制成，电感值为1~33nH，在1.8GHz时，Q=25~26，自谐频率最高达19GHz。
在高频化方面，为降低信号线传送损耗，要求GHz频段有高的Q值，已报导有采用混合积层技术，将磁性材料、介电材料和高分子有机材料混合形成基板，未烧成用压制方法积层在一起，制成1005系列电感器，电感值为1.0~27nH，在1GHz频段Q值比过去陶瓷积层片式电感器提高一倍（由30左右提高到60）。且实现低电阻化（减少80%）。（见图1） [2]
关于薄膜型片式电感器，是在陶瓷基板上沉积铜导体制成（见图2）。有很低的直流电阻，较大的高频Q值，电感值公差可偏小到±2%，且尺寸精度高，这类薄膜型片式电感器，可在手提电话、无绳电话中使用，日本TDK、muRata均有商品供应。如日本muRata公司制成0603型和1005型薄膜电感器，后者电感值为1.0~33nH，公差为±0.1nH、±0.2nH和±2%，薄型（0.3~0.35mm），轻量、自谐频率可达6GHz。
2、SMD功率电感器
适于表面安装的功率电感器开发和大量生产，为传输较大功率的电源回路和DC-DC电源模块的小型化和薄型化提供了光明前景。采用高频铁氧体磁芯制成的功率电感器，是扼流圈式开关电源中重要电感元件，主要起储能和平滑滤波作用。由于DC-DC变换器的高开关频率，易产生很深的信号尖锋，以及引起传导噪声发射，功率电感器可通过大的直流电而阻碍交流或谐波电流通过，可满足EMC要求。目前大量生产的片式功率电感器，主要有屏蔽型和非屏蔽型两种，采用工型或工、环型组合磁芯绕线制成。大电流的功率电感器采用平板状EI磁芯制成。
片式功率电感器现在主要应用于笔记本电脑、数码相机、平板显示器、各种DC-DC电源模块、及无线PC网络、汽车电子等方面。其主要要求包括为低高度、小尺寸，适于表面组装，有低的直流电阻，可通过高的额定电流，高频低损耗等。近年来开发方向是进一步小型化、薄型化、低直流电阻和大电流化。
较小尺寸的功率电感器，尺寸为3×3或4×4，厚度约为2~4mm，目前最薄的已做到1~1.2mm。如最近报导厚度仅为1mm的最薄的功率电感器已正式面市（Coilcraft Lpo1704 系列），电感值为1.2~330μH。为降低线圈直流电阻，已有报导用扁平线代替圆形导线，Rdc可减少15%，从而降低了线圈损耗，延长便携电子产品电池寿命[2]。在承受大电流方面，目前报导已能生产额定电流达20~35A，而不会饱和或温升不超过40°C的功率电感器(如Delta HCH136型， Pulse PG006xing型)。
3、 片式EMI抑制器
随着计算机、移动通信和视象设备向高频化、小型化和数字化等方向发展，抗噪声电感元件的需要量激增，品种也不断增多。常用的穿芯磁珠电感器、抗噪声共模滤波电感器，近年来也不断向小型化、片式化、高频化、高性能、复合化等方向发展。
积层型片式磁珠尺寸不断减少，主流产品从2012型向1005型发展，最小尺寸的0603型片式磁珠也已问世。为适应高密度组装，将多个磁珠并联设计成磁珠排产品，适合多条线路抑制噪声需要，可节省安装面积，同时为适应IC的狭间距化要求，4连排磁珠尺寸已从3216型（电极间距0.8mm）向2010型（电极间距0.5mm）转移，此外，更多磁珠并联的器件也已生产，如8连排到32连排的磁珠（日本TDK）。
在提高性能方面，一是向高频和宽频方向发展。已有报导1608型磁珠，采取大幅减低内导体和外部电极之间的分布电容，结果过去在500MHz以上阻抗下降除噪声效果不好，而现在在GHz频带能保持高的阻抗，对去除高频噪声效果大大改善[2]。另报告已有从100MHz到6GHz的宽频片式铁氧体磁珠开发成功。在1GHz以上频段有高的阻抗，其特性曲线见图3。该片式磁珠特别适用于有高速信号线的高级数字设备及计算机抑制噪声使用（日本村田BLM18GG）。
另外，具备高Q或低Q特性的片式磁珠，可适合各种信号回路使用。对数字信号回路，重视波形失真，要选择低Q型产品；对模拟式高频回路抑制噪声，适合用高Q型磁珠。低Q型磁珠是利用阻抗中X成分来抑制噪声，阻抗不能太大，否则会引起信号波形畸变；高Q型磁珠则有尖锐的吸收特性，对信号频带衰减低，对高频噪声阻抗大，抑制效果好。有人认为[2]，高损耗的片式磁珠，R-X交叉点的频率越低，就不会产生传输信号的过冲、振铃等，能不失真的再现数字信号。图4（b）示出，当R-X交叉点在5MHz时，可减少波形失真，抑制对数字信号的干扰。由于磁珠的阻抗特性依赖于铁氧体材料的磁特性，因此要开发新的铁氧体材料，并配之低电阻的电极材料。
适合电源线上使用的片式磁珠，应具有低的直流电阻，能承受大的电流。积层型的片式磁珠，目前，生产的最大额定电流达5A。（日本TDK MP2），尺寸有1608和2012型。
为抑制电源线或信号线上的传导噪声，过去采用插针式的共模或差模噪声滤波器，目前也向表面贴装的片式化方向发展。这类滤波器多数采用绕线型铁氧体磁芯电感器，但尺寸已大大减小，适于高密度组装。例如在直流电源线上使用的共模噪声滤波器，最小尺寸为3225型，厚度约为2.3mm（日本TDK ACM系列）。当尺寸适当增大时，可通过1~6A的电流，100MHz时共模阻抗为600~1000Ω。
在信号线上使用的片式抗噪声滤波器，额定电流较小，尺寸可做得更小一些，如已有2012型、2520型产品等，最小的一种共模噪声滤波器尺寸仅为1.25×1.0×0.82(mm)，适于高速差动传送信号线上使用（日本村田）。随着个人计算机和周边设备、数字家电等网络化，预料会增加很多高速差动传输信号接口（如USB2.0，IEEE1394等）。这些线上抗噪声干扰是更为重要的，该小尺寸的抗噪声滤波器也可在移动手机中使用。
在产品品种发展方面，已出现陈列化和二模噪声滤波器等新品种。具有内藏双回路的陈列型产品，可适合具有4线信号传输的IEEE1394接口使用，而新开发的二模噪声滤波器，可同时降低信号线上传导的差模噪声和共模噪声（见图5）。在手提电话中，可避免脉冲噪声闯入音频电话，改善音质，在笔记本电脑、PDA和无线通信调制器中也能使用[2]。尺寸有2.5× 2.5 ×2.0（日本TDK MCZ型）、1.25× 1.5 ×0.5（mm）（日本松下电子部品），为满足计算机游戏机及类似设备提高性能、视象信号速度增加，信号频率更接近了噪声频率，要选择能抑制噪声又不使信号波形发生畸变的滤波器，用积层工艺制成的π型或T型LC滤波器，具有陡峭的衰减特性，为适合高密度组装，最小尺寸已出现2.0×1.25 ×0.85mm的LC滤波器（日本村田）。此外，已有3π型滤波器并连在一起，以及4个L型滤波器并连在一起的积层型LC滤波器，外形尺寸仅为3.2 ×1.6× 0.85。图6示出典型的衰减频率特性（日本TDK）。图7是附加LC滤波器后信号波形畸形得到改进。
4、平面型功率变压器
平面变压器是上世纪90年代才开发成功的新型表面贴装元件，与传统变压器相比，不但具有轻、薄、小型化，适于高密度贴装等优点，而且具有能量密度高、效率高、工作频率高、低漏感、低电磁干扰、重复生产性好等优点。早先主要应用于DC-DC变换器电源，电信领域，近年来已用于汽车电子、平面显示器、宽带数字信号传输等各种新领域。平面变压器通常采用低矮形铁氧体磁芯（已有国际标准），配以特殊的绕组结构制成。采用多层技术的微型变压器已经问世，而薄膜变压器也正在开发之中[3]。
适于开关式电源使用的平面型功率变压器，目前已进入商品生产。应用于电信、数据通信、汽车电子、工业控制等DC-DC电源模块中。主要发展方向是进一步薄型化，提高功率密度和转换效率。高开关频率下降低损耗和提高可靠性等。模块式电源通常要求全部元件高度小于10mm，对5W-15W的DC-DC变换器，要采用低矮形的ER或RM型铁氧体磁芯，结合普通铜导线制成；但对30W-60W的模块式电源，不能用普通绕线技术来生产，这时要通过大电流，且700kHz高频时集肤效应会增大变压器损耗，已有报导采用多层电路板制成，可通过最大电流为12A，频率700kHz时效率达80%以上，无故障工作时间200万小时，可满足电信工业要求，最近已将这类变压器用于汽车电子领域[4]。因为汽车元件有更严酷的环境要求，如振动应力、耐温要求（－40℃~＋125℃）等。采用薄形ELP磁芯，积层型平面线圈，有可靠的结构，可耐高温，及耐高压20KV。去年报导（Pulse），已制得功率最高达100~140W平面变压器，最大允许电流达30A，在200~500KHz频率具有最佳特性：低电阻（＜0.5mΩ），低漏感（＜0.4μH），高的功率密度，高的转换效率（见图8b），可绝缘耐压1500V，在工作温度范围－40℃~＋125℃时具有良好稳定性等。
采用积层技术制成的微型变压器已经问世，尺寸仅为3.4×3.0×1.8mm，可将锂离子电池3.6V电压变换成2.5V/150mA输出，变转效率高达96%，电功率密度为68W/CC（日本FDK），可用于手提电话、数码相机或PDA中。
几种平面功率变压器外形结构见图8（a）。
平面变压器也作为DC-AC逆变变压器使用，如用于各种液晶显示板背光照明的驱动变压器，其使用是将较低的直流电压（如4-15VDC），提升为很高的交流电压（如1500~2600V）。这类变压器要求轻薄小型，而且要有高的转换效率、小的漏磁和大的耦合系数，良好的耐高压特性。用于数字相机、携带式游戏机、小液晶电视等的小功率逆变变压器，可采用工、环型磁芯绕线制成，外形尺寸为10×10 (mm)，厚度为3.5~5.0mm，传送功率约0.5~1W；较大尺寸液晶显示器，比如15″监视器采用EE型磁芯制成，传送功率10~18W，一个变压器可驱动三个冷阴极管。日本FDK公司报导开发了一种新形状铁氧体磁芯，通过CAE分析，发现新形状磁芯与普通E型磁芯相比，有较小的漏磁，耦合系数由85%提高到96%。由于新变压器比普通变压器有更小的磁芯耗损，结果在相同输出功率下可选用更小的磁芯尺寸。图9示出新设计的磁芯形状和背光照明逆变变压器。
5、SMD宽带变压器
随着计算机普及和因特网飞跃发展，采用双线电话线作为宽带传输线路，可同时传输语音、图象、文件和数据。这里铁氧体电感元件是必不可少的。宽带变压器首先在综合业务数字网络（ISDN）中作各种接口变压器使用（如So、Uko、Upo/UpN变压器等），主要起阻抗匹配、隔离等作用。近年来，信息高速公路爆发性的数据量，要求进一步提高字节传输速度。1997年，数字用户线（XDSL）开始采用。数字用户线提供更大的带宽，使信号传输速度比ISDN提高62倍以上。这里需要能传输更宽频带的SMD线路变压器和分离器。由于信号传输速度高，瞬时可能传输几百个通道，防止传输通道相互干扰而引起信号畸变，是极为重要的。这里，SMD宽带变压器，要求有薄型结构，最小的漏感，严格的电感值公差，而且传输波形畸变小。对减少波形失真来说，铁氧体磁芯的结构、性能常常起关键作用。近来，各制造商均着力于开发新的铁氧体材料、设计新结构磁芯，以适应宽频带变压器需要。如欧洲EPCOS公司报告，已开发T57铁氧体材料（μi=4000），有小的磁滞损耗系数，可获得低的谐波失真（THD小），而新开发的T66材料（μi=13000），则在相同数据速度下增大传输距离，最适合ADSL线路变压器使用。图10示出T66材料与过去生产的T38材料（μi=10000）的比较，看出用T66材料，在高数据速度下可传输更大距离，在磁芯形状方面，该公司设计了新的EPX7/9磁芯，比过去的EP7磁芯，有更低的磁芯畸变因子CDF，减少了总谐波失真（THD），增加了传输距离（见图11）[5]。
图12是用EP磁芯制成的线路变压器外形结构，日本TDK公司也报导开发了低谐波失真的新的铁氧体材料DN40、DN70， 其磁滞损耗系数ηβ分别小于0.8（×10-61/mt）及小于0.2（×10-61/mt），在宽温范围（0～85℃）有低于的THD值，适合XDSL变压器使用（图13）。
贴片变压器另一项宽带应用是射频变压器（RF变压器），该变压器在多媒体接头板上或机顶盒中作阻抗匹配变压器、或分离器、耦合器使用。这里通过TV电缆线，不仅能进行单纯电视或无线电接收，而且能转发数据信号，实现高速因特网通路，其传输速度高于ISDN和XDSL；其视象传输尚可进行消费购物的互动服务。RF变压器通常采用小尺寸的双孔铁氧体磁芯绕线制成。双孔磁芯相当于两个环形磁芯，可同时实现两个电感元件。要选择合适的铁氧体材料，有的应用要求高磁导率，另一些应用要求高的直流偏磁能力，其工作频率可超越到铁氧体材料截止频率以上。美国Pulse公司制得小尺寸的宽带RF变压器，尺寸为3.8×3.8×2.8mm，可适应1：1～1：8不同的阻抗比，在0.1～1500MHz宽频范围的小的插入损耗（<1dβ），适合自动组装（见图14）。德国EPCOS采用DL3.6双孔铁氧体磁芯制成的RF变压器，在1MHz～2.4GHz宽频带下使用，插入损耗小于2.7dB。■
参考文献
[1] “电子技术”（日）2000.10
[2] “电子技术”（日）2001.10
[3] T.Sato，H.Yokoyama.et.al:T IEE Japan Vol.120-A No3.2000
[4] K.Stoll:“Epcos Components Magazin”2000.1
[5] V.Scharrer，H.Meuche“Epcos Component Magazin”2003.4
New Derelopment of SMT Inductance Ferrite Components
自上世纪70年代适于表面安装技术（SMT）片式电感器开发成功，80年代已进入商品生产，90年代又开发各种SMT变压器。与过去插针式电感元件相比，片式电感元件不但具有小型、轻量、薄型化，适于表面贴装等特点，而且具有高可靠性、高尺寸精度、产品重复生产性好，适于高速自动化组装和高密度组装等特点，因此，各种SMT电感元件已广泛应用到消费电子、信息技术、通信和工业电子等各个领域。近年来，为适应便携式电子产品迅猛发展，数字式回路高频化，以及因特网通路高速化，SMT电感元件不仅产量快速增长，品种不断多样化，而且技术方面不断有新的进展。片式电感元件技术进展也推动了铁氧体材料的新发展。下面仅从最近收集到的一些技术信息作一个综合性的叙述和报导。
1.片式高频电感器
片式固定电感器首先在摄象机为代表的各种便携电子产品的信号回路中作用，现在已扩展到电源回路和特高频回路中使用。手提电话爆发性增长使片式电感器年需要量增长率高达30%；在移动电话中使用个数，虽随IC进步有减少趋向，但随着双模、双频化及蓝牙技术的附加功能，个数又有增多因素。此外，在数码相机、MD、移动通信基站、无线LAN、光传输等通信设备、视象设备、微型组件中均有不断增多要求。片式电感器按其结构型式主要有绕线型、积层型和薄膜型三种，分别有各种特点和用途[1]（见表1）。片式电感器技术发展趋势是进一步小型化、高频化、高性能化、低损耗、大电流化等。
绕线型片式电感器结构和制造工艺简单，当采用在高频铁氧体磁芯上直接绕线，则有较大电感值，并容易实现低直流电阻和大电流化，适合在电源回路和信号回路中使用。若采用以陶瓷为基体的绕线型电感器，也可用于GHz频带的高频回路。在小型化方面，国内已能生产1608型产品，国外则有1005（1.0 ×0.5mm）型产品面市。
已有报导一种激光蚀刻的片式电感器[1]，是在陶瓷骨架上镀铜，激光蚀刻加工沟槽，再用环氧树脂涂覆，尺寸为1005型，可达到无方向性，无极性，即贴装方向变化时电感值也不会变化，有高的Q值和高的自谐频率，可适合RF 、IF回路使用。另外，也有用铁氧体瓷芯直接烧制外电极，可不用导线架和树脂模压，相同电特性下，可由2520型缩小为2016型，安装面积小60%，直流电阻小一个数量级，节省电耗，另外，有5面电极，无方向性，高的尺寸精度。
积层型片式电感器通常采用薄片毛坯、多层印刷技术制成，适于规模化大生产，在微小型化、尺寸精度、可靠性、高频化等方面处于优先地位，已成为携带电子产品应用的片式电感器主流。在手提电话中使用的积层电感器，从提高安装密度和小型、轻量化考虑，取主导地位的尺寸已从1608型转移为1005型。近年来，已有0603型产品问世（如日本TDK、Toko太阳诱电等）。日本Toko的0603片式电感器，用多层陶瓷制成，电感值为1~33nH，在1.8GHz时，Q=25~26，自谐频率最高达19GHz。
在高频化方面，为降低信号线传送损耗，要求GHz频段有高的Q值，已报导有采用混合积层技术，将磁性材料、介电材料和高分子有机材料混合形成基板，未烧成用压制方法积层在一起，制成1005系列电感器，电感值为1.0~27nH，在1GHz频段Q值比过去陶瓷积层片式电感器提高一倍（由30左右提高到60）。且实现低电阻化（减少80%）。（见图1） [2]
关于薄膜型片式电感器，是在陶瓷基板上沉积铜导体制成（见图2）。有很低的直流电阻，较大的高频Q值，电感值公差可偏小到±2%，且尺寸精度高，这类薄膜型片式电感器，可在手提电话、无绳电话中使用，日本TDK、muRata均有商品供应。如日本muRata公司制成0603型和1005型薄膜电感器，后者电感值为1.0~33nH，公差为±0.1nH、±0.2nH和±2%，薄型（0.3~0.35mm），轻量、自谐频率可达6GHz。
2、SMD功率电感器
适于表面安装的功率电感器开发和大量生产，为传输较大功率的电源回路和DC-DC电源模块的小型化和薄型化提供了光明前景。采用高频铁氧体磁芯制成的功率电感器，是扼流圈式开关电源中重要电感元件，主要起储能和平滑滤波作用。由于DC-DC变换器的高开关频率，易产生很深的信号尖锋，以及引起传导噪声发射，功率电感器可通过大的直流电而阻碍交流或谐波电流通过，可满足EMC要求。目前大量生产的片式功率电感器，主要有屏蔽型和非屏蔽型两种，采用工型或工、环型组合磁芯绕线制成。大电流的功率电感器采用平板状EI磁芯制成。
片式功率电感器现在主要应用于笔记本电脑、数码相机、平板显示器、各种DC-DC电源模块、及无线PC网络、汽车电子等方面。其主要要求包括为低高度、小尺寸，适于表面组装，有低的直流电阻，可通过高的额定电流，高频低损耗等。近年来开发方向是进一步小型化、薄型化、低直流电阻和大电流化。
较小尺寸的功率电感器，尺寸为3×3或4×4，厚度约为2~4mm，目前最薄的已做到1~1.2mm。如最近报导厚度仅为1mm的最薄的功率电感器已正式面市（Coilcraft Lpo1704 系列），电感值为1.2~330μH。为降低线圈直流电阻，已有报导用扁平线代替圆形导线，Rdc可减少15%，从而降低了线圈损耗，延长便携电子产品电池寿命[2]。在承受大电流方面，目前报导已能生产额定电流达20~35A，而不会饱和或温升不超过40°C的功率电感器(如Delta HCH136型， Pulse PG006xing型)。
3、 片式EMI抑制器
随着计算机、移动通信和视象设备向高频化、小型化和数字化等方向发展，抗噪声电感元件的需要量激增，品种也不断增多。常用的穿芯磁珠电感器、抗噪声共模滤波电感器，近年来也不断向小型化、片式化、高频化、高性能、复合化等方向发展。
积层型片式磁珠尺寸不断减少，主流产品从2012型向1005型发展，最小尺寸的0603型片式磁珠也已问世。为适应高密度组装，将多个磁珠并联设计成磁珠排产品，适合多条线路抑制噪声需要，可节省安装面积，同时为适应IC的狭间距化要求，4连排磁珠尺寸已从3216型（电极间距0.8mm）向2010型（电极间距0.5mm）转移，此外，更多磁珠并联的器件也已生产，如8连排到32连排的磁珠（日本TDK）。
在提高性能方面，一是向高频和宽频方向发展。已有报导1608型磁珠，采取大幅减低内导体和外部电极之间的分布电容，结果过去在500MHz以上阻抗下降除噪声效果不好，而现在在GHz频带能保持高的阻抗，对去除高频噪声效果大大改善[2]。另报告已有从100MHz到6GHz的宽频片式铁氧体磁珠开发成功。在1GHz以上频段有高的阻抗，其特性曲线见图3。该片式磁珠特别适用于有高速信号线的高级数字设备及计算机抑制噪声使用（日本村田BLM18GG）。
另外，具备高Q或低Q特性的片式磁珠，可适合各种信号回路使用。对数字信号回路，重视波形失真，要选择低Q型产品；对模拟式高频回路抑制噪声，适合用高Q型磁珠。低Q型磁珠是利用阻抗中X成分来抑制噪声，阻抗不能太大，否则会引起信号波形畸变；高Q型磁珠则有尖锐的吸收特性，对信号频带衰减低，对高频噪声阻抗大，抑制效果好。有人认为[2]，高损耗的片式磁珠，R-X交叉点的频率越低，就不会产生传输信号的过冲、振铃等，能不失真的再现数字信号。图4（b）示出，当R-X交叉点在5MHz时，可减少波形失真，抑制对数字信号的干扰。由于磁珠的阻抗特性依赖于铁氧体材料的磁特性，因此要开发新的铁氧体材料，并配之低电阻的电极材料。
适合电源线上使用的片式磁珠，应具有低的直流电阻，能承受大的电流。积层型的片式磁珠，目前，生产的最大额定电流达5A。（日本TDK MP2），尺寸有1608和2012型。
为抑制电源线或信号线上的传导噪声，过去采用插针式的共模或差模噪声滤波器，目前也向表面贴装的片式化方向发展。这类滤波器多数采用绕线型铁氧体磁芯电感器，但尺寸已大大减小，适于高密度组装。例如在直流电源线上使用的共模噪声滤波器，最小尺寸为3225型，厚度约为2.3mm（日本TDK ACM系列）。当尺寸适当增大时，可通过1~6A的电流，100MHz时共模阻抗为600~1000Ω。
在信号线上使用的片式抗噪声滤波器，额定电流较小，尺寸可做得更小一些，如已有2012型、2520型产品等，最小的一种共模噪声滤波器尺寸仅为1.25×1.0×0.82(mm)，适于高速差动传送信号线上使用（日本村田）。随着个人计算机和周边设备、数字家电等网络化，预料会增加很多高速差动传输信号接口（如USB2.0，IEEE1394等）。这些线上抗噪声干扰是更为重要的，该小尺寸的抗噪声滤波器也可在移动手机中使用。
在产品品种发展方面，已出现陈列化和二模噪声滤波器等新品种。具有内藏双回路的陈列型产品，可适合具有4线信号传输的IEEE1394接口使用，而新开发的二模噪声滤波器，可同时降低信号线上传导的差模噪声和共模噪声（见图5）。在手提电话中，可避免脉冲噪声闯入音频电话，改善音质，在笔记本电脑、PDA和无线通信调制器中也能使用[2]。尺寸有2.5× 2.5 ×2.0（日本TDK MCZ型）、1.25× 1.5 ×0.5（mm）（日本松下电子部品），为满足计算机游戏机及类似设备提高性能、视象信号速度增加，信号频率更接近了噪声频率，要选择能抑制噪声又不使信号波形发生畸变的滤波器，用积层工艺制成的π型或T型LC滤波器，具有陡峭的衰减特性，为适合高密度组装，最小尺寸已出现2.0×1.25 ×0.85mm的LC滤波器（日本村田）。此外，已有3π型滤波器并连在一起，以及4个L型滤波器并连在一起的积层型LC滤波器，外形尺寸仅为3.2 ×1.6× 0.85。图6示出典型的衰减频率特性（日本TDK）。图7是附加LC滤波器后信号波形畸形得到改进。
4、平面型功率变压器
平面变压器是上世纪90年代才开发成功的新型表面贴装元件，与传统变压器相比，不但具有轻、薄、小型化，适于高密度贴装等优点，而且具有能量密度高、效率高、工作频率高、低漏感、低电磁干扰、重复生产性好等优点。早先主要应用于DC-DC变换器电源，电信领域，近年来已用于汽车电子、平面显示器、宽带数字信号传输等各种新领域。平面变压器通常采用低矮形铁氧体磁芯（已有国际标准），配以特殊的绕组结构制成。采用多层技术的微型变压器已经问世，而薄膜变压器也正在开发之中[3]。
适于开关式电源使用的平面型功率变压器，目前已进入商品生产。应用于电信、数据通信、汽车电子、工业控制等DC-DC电源模块中。主要发展方向是进一步薄型化，提高功率密度和转换效率。高开关频率下降低损耗和提高可靠性等。模块式电源通常要求全部元件高度小于10mm，对5W-15W的DC-DC变换器，要采用低矮形的ER或RM型铁氧体磁芯，结合普通铜导线制成；但对30W-60W的模块式电源，不能用普通绕线技术来生产，这时要通过大电流，且700kHz高频时集肤效应会增大变压器损耗，已有报导采用多层电路板制成，可通过最大电流为12A，频率700kHz时效率达80%以上，无故障工作时间200万小时，可满足电信工业要求，最近已将这类变压器用于汽车电子领域[4]。因为汽车元件有更严酷的环境要求，如振动应力、耐温要求（－40℃~＋125℃）等。采用薄形ELP磁芯，积层型平面线圈，有可靠的结构，可耐高温，及耐高压20KV。去年报导（Pulse），已制得功率最高达100~140W平面变压器，最大允许电流达30A，在200~500KHz频率具有最佳特性：低电阻（＜0.5mΩ），低漏感（＜0.4μH），高的功率密度，高的转换效率（见图8b），可绝缘耐压1500V，在工作温度范围－40℃~＋125℃时具有良好稳定性等。
采用积层技术制成的微型变压器已经问世，尺寸仅为3.4×3.0×1.8mm，可将锂离子电池3.6V电压变换成2.5V/150mA输出，变转效率高达96%，电功率密度为68W/CC（日本FDK），可用于手提电话、数码相机或PDA中。
几种平面功率变压器外形结构见图8（a）。
平面变压器也作为DC-AC逆变变压器使用，如用于各种液晶显示板背光照明的驱动变压器，其使用是将较低的直流电压（如4-15VDC），提升为很高的交流电压（如1500~2600V）。这类变压器要求轻薄小型，而且要有高的转换效率、小的漏磁和大的耦合系数，良好的耐高压特性。用于数字相机、携带式游戏机、小液晶电视等的小功率逆变变压器，可采用工、环型磁芯绕线制成，外形尺寸为10×10 (mm)，厚度为3.5~5.0mm，传送功率约0.5~1W；较大尺寸液晶显示器，比如15″监视器采用EE型磁芯制成，传送功率10~18W，一个变压器可驱动三个冷阴极管。日本FDK公司报导开发了一种新形状铁氧体磁芯，通过CAE分析，发现新形状磁芯与普通E型磁芯相比，有较小的漏磁，耦合系数由85%提高到96%。由于新变压器比普通变压器有更小的磁芯耗损，结果在相同输出功率下可选用更小的磁芯尺寸。图9示出新设计的磁芯形状和背光照明逆变变压器。
5、SMD宽带变压器
随着计算机普及和因特网飞跃发展，采用双线电话线作为宽带传输线路，可同时传输语音、图象、文件和数据。这里铁氧体电感元件是必不可少的。宽带变压器首先在综合业务数字网络（ISDN）中作各种接口变压器使用（如So、Uko、Upo/UpN变压器等），主要起阻抗匹配、隔离等作用。近年来，信息高速公路爆发性的数据量，要求进一步提高字节传输速度。1997年，数字用户线（XDSL）开始采用。数字用户线提供更大的带宽，使信号传输速度比ISDN提高62倍以上。这里需要能传输更宽频带的SMD线路变压器和分离器。由于信号传输速度高，瞬时可能传输几百个通道，防止传输通道相互干扰而引起信号畸变，是极为重要的。这里，SMD宽带变压器，要求有薄型结构，最小的漏感，严格的电感值公差，而且传输波形畸变小。对减少波形失真来说，铁氧体磁芯的结构、性能常常起关键作用。近来，各制造商均着力于开发新的铁氧体材料、设计新结构磁芯，以适应宽频带变压器需要。如欧洲EPCOS公司报告，已开发T57铁氧体材料（μi=4000），有小的磁滞损耗系数，可获得低的谐波失真（THD小），而新开发的T66材料（μi=13000），则在相同数据速度下增大传输距离，最适合ADSL线路变压器使用。图10示出T66材料与过去生产的T38材料（μi=10000）的比较，看出用T66材料，在高数据速度下可传输更大距离，在磁芯形状方面，该公司设计了新的EPX7/9磁芯，比过去的EP7磁芯，有更低的磁芯畸变因子CDF，减少了总谐波失真（THD），增加了传输距离（见图11）[5]。
图12是用EP磁芯制成的线路变压器外形结构，日本TDK公司也报导开发了低谐波失真的新的铁氧体材料DN40、DN70， 其磁滞损耗系数ηβ分别小于0.8（×10-61/mt）及小于0.2（×10-61/mt），在宽温范围（0～85℃）有低于的THD值，适合XDSL变压器使用（图13）。
贴片变压器另一项宽带应用是射频变压器（RF变压器），该变压器在多媒体接头板上或机顶盒中作阻抗匹配变压器、或分离器、耦合器使用。这里通过TV电缆线，不仅能进行单纯电视或无线电接收，而且能转发数据信号，实现高速因特网通路，其传输速度高于ISDN和XDSL；其视象传输尚可进行消费购物的互动服务。RF变压器通常采用小尺寸的双孔铁氧体磁芯绕线制成。双孔磁芯相当于两个环形磁芯，可同时实现两个电感元件。要选择合适的铁氧体材料，有的应用要求高磁导率，另一些应用要求高的直流偏磁能力，其工作频率可超越到铁氧体材料截止频率以上。美国Pulse公司制得小尺寸的宽带RF变压器，尺寸为3.8×3.8×2.8mm，可适应1：1～1：8不同的阻抗比，在0.1～1500MHz宽频范围的小的插入损耗（<1dβ），适合自动组装（见图14）。德国EPCOS采用DL3.6双孔铁氧体磁芯制成的RF变压器，在1MHz～2.4GHz宽频带下使用，插入损耗小于2.7dB。■
参考文献
[1] “电子技术”（日）2000.10
[2] “电子技术”（日）2001.10
[3] T.Sato，H.Yokoyama.et.al:T IEE Japan Vol.120-A No3.2000
[4] K.Stoll:“Epcos Components Magazin”2000.1
[5] V.Scharrer，H.Meuche“Epcos Component Magazin”2003.4
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