利用迷你壓模電感節省空間、減少損耗，以及增強電源完整性與效率

電感是電壓轉換器和穩壓器設計的關鍵元件。電感的作用是能量儲存和回收，因此幾乎每個調節功率的電路中都會採用電感。因應設計愈趨緊湊且必須逐漸提高能效的應用趨勢，設計人員在挑選電感時需要更加審慎，才能順應趨勢並處理更高的電流。

電感的設計與磁芯材料是降低功率損耗和提升效率的重大決定要素。舉例來說，使用迷你壓模電感能降低電感體積，同時還能獲得傳統電感的所有優點，更可增強電磁干擾 (EMI) 屏蔽、提高功率密度和降低磁芯損耗。

本文會先概略介紹電感與電感值。接著會介紹 Abracon LLC 的迷你壓模電感，並探討這些電感的挑選與應用事宜。

電感和電感值

電感是一種雙端被動元件，會以磁場的形式儲存和回收能量，且外形通常是一條纏繞在線圈上的絕緣電線。向電感施加電流時，線圈內會產生與該電流成正比的磁場。如果施加的電流出現變化，就會產生時變磁場，進而會在導體中產生電動勢 (EMF)。感應的電壓有極性，與產生該電壓的電流變化相反。電感的特性在於電感值，即感應電壓與電流變化速率的比值。電感值的單位是亨利 (H)；增加電感值的方式有很多，例如製作更多圈數的線圈、加大橫截面、縮短線圈長度，或使用導磁率更高的磁芯 (圖 1)。

圖 1：在此顯示判定線圈電感值的因素。(圖片來源：Abracon)

導磁率是一種磁性特性，磁芯材料的導磁率越高，產生的磁通量密度也就越高，進而儲存更多能量。因此，電感值也與電感磁芯材料的導磁率成正比。導磁率較高的磁芯，能降低電感的尺寸和重量，且不會降低電感值，因此能讓整體封裝更輕盈小巧。

磁芯材料包括空氣、鐵、鋼、鐵粉、金屬粉末、陶瓷和鐵氧體。鐵氧體是一種陶瓷材料，並結合氧化鐵粉及／或其他金屬粉末，因此可提高磁芯材料的導磁率。粉末磁芯採用粉末式磁性金屬，並混合黏著劑和塗層。金屬和黏著劑的挑選，甚至混合物中的氣泡含量，都會影響最終磁芯材料的導磁率。

電感規格

電源應用中所用的電感有幾個重要規格，即電感值、DC 電阻值 (DCR)、飽和電流、溫升電流、額定電流、自諧振頻率 (SRF) 和品質因數 (Q)。

DCR 有時稱為線路損耗，是針對 DC 電源所測得的電感電阻值。由於電線的長度與截面積使然，DCR 會隨著電感值成比例變化。功率電感的 DCR 通常為數十 mΩ，以確保較低的導通損耗。大多數情況下，DCR 會被指定為最大額定值。

流經電感的電流增加下，磁場會成比例增加，直到磁場飽和為止；此時，導磁率會開始降低。電流升高到此點後，就會導致電感值下降。飽和電流係指，電阻值下降特定量的標稱電感值後所處的電流。功率電感通常以 10 至 30 % 的降幅作為規格極限值。

溫升電流規定為電感外殼溫度升高 40 °C 後的 DC 電流值。

額定電流規定為飽和電流和溫升電流中的較低值，能讓電感在低於兩限值中較低者的電流下運作。

SRF 係指電感寄生電容量的電抗等於電抗時的頻率。此時，電感可當作並聯諧振電路來運作。淨電抗為零，阻抗值極高且具有完全電阻。在電源應用中，電感通常在低於其 SRF 的情況下運作。

電感的 Q 值是電感效率的衡量基準，更是指定頻率下，電感式電抗與電阻的比值。Q 值越高表示損耗越低，且電感的行為就越接近理想電感的行為。

壓模功率電感

壓模功率電感是一種表面黏著元件 (SMD)，利用成型技術將電感的線圈進行包覆與密封。有別於傳統繞線式電感，壓模電感的磁性粉末材料會壓入到圍繞導體的線圈的模具中。成型化合物通常是粉末金屬和黏著劑，會奠定電感磁芯的導磁率。相較於鐵氧體填料，粉末金屬填料提供的飽和響應更柔和。還可提供高效磁性屏蔽，進而降低磁通量洩漏。壓模電感是適用於嚴苛環境的實心元件，能抗濕氣、灰塵、衝擊及振動。壓模電感並無疊層磁芯，因此不會發出噪音。簡單的一體成形結構，提供出色的機械穩定性、結構緊湊、輕盈小巧。

Abracon 的迷你壓模電感採用不到 3 mm 的小型封裝，但可提供壓模電感的所有優點。除了外形小巧外，迷你壓模電感具有較高的功率密度、較低的磁芯與導通損耗，以及出色的 EMI 屏蔽能力。

AOTA-B1412 與 AOTA-B2012 系列的迷你壓模電感，電感值介於 0.11 至 2.2 µH，封裝尺寸介於 1.4 x 1.2 mm (0.055 x 0.047 in)至 2.0 x 1.2 mm (0.079 x 0.047 in)，最大高度低至 0.65 mm (0.026 in)。這些電感可處理的額定電流介於 1.9 至 6.4 A，額定工作溫度介於 -40°C 至 125°C。

Abracon 的 AOTA-B201208SR11MT 是 AOTA-B2012 系列的一個範例，這款 0.11 µH SMD 迷你壓模電感，額定電流為 5.6 A，飽和電流為 10 A (圖 2)。其 DCR 為 13 mΩ，SRF 為 185 MHz。電感安裝在 2.0 x 1.2 mm (0.079 x 0.047 in) 的封裝中，放置高度為 0.8 mm (0.031 in)。

圖 2：AOTA-B201208SR11MT 是典型的 Abracon 迷你壓模電感，採用不到 3 mm 的 SMD 封裝，能抵抗濕氣、灰塵、衝擊和振動等環境因素。(圖片來源：Abracon)

AOTA-B201208S2R2MT 是 Abracon AOTA-B2012 系列中電感值範圍較高的產品，其電感值為 2.2 µH，額定電流為 1.8 A，DCR 為 130 mΩ，SRF 為 42 MHz。電感值越高，所需的匝數就越多，因此相較於 AOTA-B201208SR11MT，DCR 會增加，額定電流及 SRF 則會降低。此產品的封裝尺寸和 AOTA-B201208SR11MT 相同，也是 2.00 x 1.20 mm (0.079 x 0.047 in)，高度也是 0.8 mm (0.031 in)。

Abracon AOTA-B1412 系列的範例有 AOTA-B141206SR33MT 和 AOTA-B141206SR47MT。這些迷你壓模電感具有最小的封裝，尺寸為 1.4 x 1.2 mm (0.055 x 0.047 in)，封裝高度僅 0.65 mm (0.026 in)。AOTA-B141206SR33MT 的電感值為 0.33 µH，額定電流為 3.5 A，DCR 為 32 mΩ，SRF 為 120 MHz。AOTA-B141206SR47MT 的電感值為 0.47 µH，額定電流為 2.9 A，DCR 為 41 mΩ，SRF 為 115 MHz。

迷你壓模電感的應用

Abracon 迷你壓模電感儘管尺寸小巧，但能應付龐大功率，具有較低的磁芯與導通損耗，同時提供卓越的 EMI 屏蔽能力。基於這些特性，面對尺寸更小的電源轉換器時，這些電感非常適合用於滿足前所未有的需求。

這些元件的典型應用，包括電源解耦、濾波和 DC/DC 轉換器 (圖 3)。

圖 3：Abracon 典型迷你壓模電感的應用，包括電源解耦、濾波和 DC/DC 轉換器。(圖片來源：Art Pini)

電源匯流排的解耦積體電路，會利用電感的頻率可變阻抗值，結合電容的互補阻抗特性，對高頻率的訊號和雜訊進行衰減，進而使其與積體電路的電源輸入達到隔絕。低 DCR 和高 SRF 是非常重要的電感特性。

濾波器會控制訊號路徑的頻率響應，並可設定為低通、高通、帶通或帶阻濾波器。電感電容 (LC) 濾波器能針對不需要主動元件的低功率裝置，提供被動頻率選擇性響應。

電感是 DC/DC 轉換器的主要儲能元件，會在開關關閉時儲存能量，並在開關打開時回收能量。

結論

Abracon 的迷你壓模電感可提供壓模電感的優點，並採用不到 3 mm 的小型封裝。儘管尺寸小巧，但能應付龐大功率位準，具有較低的磁芯與導通損耗，可確保在小型電子裝置中提供卓越的電源完整性。