磁路闭合型电感器设计优化

Yamaguchi等人^[10]发现，对微图案化的磁膜相对于螺旋引线的排列进行优化能够提高磁心螺旋电感器的磁性能。他们研究了不同排列方式的图形化磁性薄膜，并比较了优化后的图形化磁膜和非图形化薄膜。图9.8所示为不同排列方式的图形化薄膜。各排列类型的简介如下：

1）平片型电感器的磁性薄膜没有微缝，并且磁性薄膜的顶边和底边上均没有微缝，也没有终止性的结构。

2）对齐型电感器中，磁性薄膜正对螺旋引线。

3）交替型电感器中，磁性薄膜对准螺旋引线的间隙。

4）磁路闭合型电感器与对齐型电感器类似，只是闭合型电感器中，磁性薄膜的顶边和边边上存在终止性的封闭结构。

交替型电感器中，螺旋引线的中部正对薄膜的间隙，而螺旋引线的中部处漏磁通达到最大，因此交替型电感器的平面内涡流损失最大。

线圈间任意的电压差都会导致位移电流。平片型和交替型电感器能对电压差导致的位移电流进行分流，而这可能会降低其自共振频率^[10]。(www.xing528.com)

图9.9给出了各种类型电感器的性能变化对比关系。

从该图可以看出，平片型、封闭型、对齐型和交替型电感器的电感值依次降低。由于两个磁层有重叠，封闭型的铁磁共振频率低于交替型或者对齐型，但高于平片型电感器。

空心电感器的谐振频率为15GHz，而磁心电感器的谐振频率为10GHz。考虑寄生电容和自身电感后，磁心电感器的铁磁共振频率范围为1～3GHz。

平片型、交替型、封闭型、对齐型电感器和空心电感器的谐振频率依次增加。谐振频率由薄膜的固有电导率决定。空心电感器的谐振频率最高，是因为空心电感器中没有导电性的薄膜。对齐型电感器中两薄膜间的终止结构增加了寄生电容，所以自振频率低于封闭型和对齐型。平片型电感器的电极最大，因而其寄生电容值最高，所以其谐振频率最低。

封闭型、对齐型、交替型电感器和空心电感器的直流电阻值依次降低。由于品质因数和电阻呈负相关，所以交替型电感器品质因数（高达13）高于其他类型电感器（见图9.9b）。然而，由于铁磁共振的影响，品质因数在3GHz处出现局部降低。