中心議題：

• 電源電路中功率電感的必要特性
• 電源電路(DC-DC轉換器)的高電力變換效率特性

解決方案：

• 小型化功率電感應對開關電源的高頻化
• 有低Rdc性能的電感具有良好的電源轉換效率
• 疊層型功率電感阻止噪音幹擾使電源電路保持穩定

隨著移動設備的多功能化
，其電源電路的工作電壓也變得多樣化。具體來說，以典型的手機為例
，除了原始的通話功能外，相機
、廣播

、電(dian)視(shi)等(deng)各(ge)種(zhong)功(gong)能(neng)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)普(pu)遍(bian)標(biao)準(zhun)的(de)功(gong)能(neng)。這(zhe)些(xie)功(gong)能(neng)的(de)工(gong)作(zuo)所(suo)需(xu)的(de)電(dian)壓(ya)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong)，為(wei)此(ci)
，電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)必(bi)須(xu)通(tong)過(guo)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)電(dian)路(lu)將(jiang)其(qi)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)各(ge)電(dian)路(lu)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)所(suo)需(xu)電(dian)壓(ya)。大(da)多(duo)采(cai)用(yong)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)較(jiao)高(gao)的(de)開(kai)關(guan)控(kong)製(zhi)器(qi)（通常稱作DC-DC轉換器）。

另外，在移動設備多功能化進程中，對機器的小型、薄型化要求也逐步提升。為此就必須減少元件的使用數量，或者將元件做到更小。此對策是借由提高DC-DC轉換器的開關頻率

，減小必要的功率電感和電容的額定參數值
，以此來適應元件的小型化。

將集中控製電源的PMIC(Power Management IC)的開關頻率，將從一直使用的1MHz變為3MHz,還有管理單獨電源的DC-DC轉換器IC中主流頻率一直是3～4MHz
，對於此種情況，作為主要元件的功率電感就需要1.0uH到2.2uH的低感值產品。而開關頻率數的提高使靜噪成為必須，為了解決這些課題，推動了功率電感的開發。

手機電源電路中功率電感的必要特性

在此闡述多功能小型手機的電源電路對功率電感的形狀和特性的要求。主要有以下三項。
• 體積小，厚度薄
• 擁有能夠適應電源電路高電源轉換效率的特性
• 在電源工作狀態下擁有抗噪聲能力

村田製作所開發了對應電源電路小型化需求的疊層型功率電感LQM2HP(2520尺寸)
、LQM2MP(2016尺寸)係列。這些功率電感都是符合集合PMIC和電源供給端的基帶IC等1.0mm厚封裝趨勢的超薄設計。

針對小型電源電路開發的疊層型功率電感

對應小型、薄型需要的功率電感及其主要性能

外形如圖1所示。
                                         

通過直流電流後感值偏執特性良好，可以作為各功率電感的特長。電流-ganzhipianzhitexingshizhigonglvdiangantongdianshi，dianliubiandayinqiganzhixiajiangdexingzhi。zheshidiecengxinggonglvdiangandefengbicilugouzaodaozhidecitongliangbaoheyinqide
，yinciweilekefuzhegeruodian

，kaifaxinjishuyijiangdidiecengtieyangtizhongdecitongliangfenbu，congergaishandianliudediejiatexing，zuihoufanyingzaigegechanpinshang。

表1是各產品的主要特性
，表二則是電流-感值偏執特性。

               
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                                                            圖2：電流疊加感值特性

電源電路(DC-DC轉換器)的高電力變換效率特性

DC-DC轉換器的電源轉換效率和功率電感性能之間的關聯如圖3所示。PFM是指手機在待機狀態下保持低電流負荷的模式
，這時電源轉換效率性能是與功率電感的Rac (交流電阻) 以及電流-感值偏執特性相關。圖4當中顯示了各功率電感的Rac特性以及圖5中開關頻率數是4MHz的DC-DC轉換器IC的電源轉換效率特性。

如同圖4中顯示的Rac特性，LQM係列產品能夠充分抑製Rac。同時，圖2的電流-ganzhipianzhitexingzhongxianshi
，tazaidianliutongdianshiyenengquebaogaoganzhi
，yongyoulianghaodedianlibianhuanxiaolvtexing。zhexiexingnengnenggoushixianshoujizaidaijizhuangtaixiadegaodianlibianhuanxiaolv，duiyanchangdianchishoumingzuochugongxian。

另一方麵
，PWM模式指相當於通話狀態的高電流負荷狀態，此模式與電感的Rdc特性（直流阻抗）有關

，具有低Rdc性能的LQM係列在此領域具有良好的電源轉換效率。
                                
                                                    圖3：電源轉換效率特性和電感特性的相關性

                                      
                                                                     圖4：Rac特性
                                  
                                          圖5：電源轉換率數據（4MHz DC-DC轉換器IC使用）

抗噪性能的對策

手機的電源電路中使用DC-DC轉zhuan換huan器qi，使shi用yong的de功gong率lv電dian感gan的de磁ci束shu泄xie漏lou可ke能neng會hui誘you發fa電dian源yuan電dian路lu的de不bu穩wen定ding，給gei電dian路lu造zao成cheng不bu好hao的de影ying響xiang。這zhe些xie問wen題ti可ke以yi通tong過guo使shi用yong磁ci束shu泄xie漏lou較jiao少shao的de疊die層ceng型xing功gong率lv電dian感gan來lai解jie決jue


，可ke以yi阻zu止zhi噪zao音yin幹gan擾rao使shi電dian源yuan電dian路lu保bao持chi穩wen定ding。另ling外wai
，磁ci束shu泄xie漏lou少shao還hai能neng夠gou使shi電dian源yuan電dian路lu和he周zhou邊bian的de信xin號hao線xian等deng的de電dian磁ci耦ou合he減jian弱ruo，抑yi製zhi噪zao音yin誘you發fa的de信xin號hao純chun度du劣lie化hua。
                   
                                圖6：疊層型功率電感和繞線型功率電感的磁束泄漏比較
圖6顯示了繞線型功率電感和疊層型功率電感的磁束泄漏監測數據。與一直以來作為DC-DC轉zhuan換huan器qi上shang使shi用yong的de主zhu要yao功gong率lv電dian感gan的de繞rao線xian型xing功gong率lv電dian感gan相xiang比bi，疊die層ceng型xing功gong率lv電dian感gan的de磁ci束shu泄xie漏lou更geng少shao

，現xian已yi證zheng實shi閉bi合he磁ci路lu的de構gou造zao使shi磁ci束shu泄xie漏lou較jiao少shao。這zhe些xie數shu據ju表biao明ming在zai小xiao型xing高gao速su開kai關guanDC-DC轉換器電路中使用小型疊層型功率電感的情況下，能夠發揮它抗噪特性的特長。

便攜設備的小型
、薄型化需求促使搭載於上的元器件尺寸也必須越來越小。電源電路中的DC-DC轉換器的小型、薄型化可以使開關頻率更高，周圍元件更小型化。村田製作所在對小型疊層型功率電感商品的開發過程中，製造除了具有優良的電流-感值偏執特性，在通電狀態下的磁束泄漏量較少的1008和0806尺寸產品。今後將更進一步開發更加小型化的0805和0603尺寸疊層型功率電感，為便攜設備的高性能小型電源電路設計做貢獻。