新型电感器磁芯满足业界对更小、更安静、更可靠电源所需
品慧电子讯工程复合磁芯使电感器制造商可将大电感集成到小体积中。FlakeComposite新技术将磁芯性能提升到了一个新的水平，并增加了额外的机械弹性，可支持新型的超薄器件。
工程复合磁芯使电感器制造商可将大电感集成到小体积中。FlakeComposite新技术将磁芯性能提升到了一个新的水平，并增加了额外的机械弹性，可支持新型的超薄器件。
功率电感器是用于管理开关转换器中能量流的关键器件，可确保平稳输电并帮助协调换向。为了保持电流流动足够长的时间，而使电路在主开关关闭时能正确工作，工程师需要选择合适的电感值来存储足够的能量。
虽然为了支持连续或不连续电流模式（CCM或CDM）或谐振工作，电感值的计算会根据转换器的类型而有所不同，但对于给定的额定电流，电感值与尺寸相比通常要大。此外，还需要在预期频率范围内提供稳定性能，而对于汽车或航空航天等应用来说，还需要提供温度稳定性并提高最高工作温度。
工程电感器达到极限
电感器的属性受物理定律限制。对磁芯材料进行精心设计，有助于将这些限制推向极限，从而为工程师的应用提供最佳参数组合。通常使用的磁芯材料包括锰锌（MnZn）和镍锌（NiZn）铁氧体，以及由特殊配方合金颗粒（由绝缘粘合剂隔开）所形成的金属粉末芯。尽管通过增加磁芯体积来解决电源应用很困难，但薄膜电感器也可以通过沉积钴基合金来制造，从而实现具有良好饱和性能的高磁导率。
尽管存在一些缺点，但铁氧体磁芯具有高磁导率——NiZn材料高达300左右，而MnZn则会更高。这些材料往往很脆，因此不适合嵌入到PCB中，或制造薄型电感器，例如平面横向通量器件。此外，它们会经历突然的饱和，而引起电感随直流偏置的增加而发生急剧滚降。
就粉末芯而言，流行的合金包括铁硅（FeSi）或铁硅铝（FeSiAl），以及包括非晶铁和坡莫合金在内的其他组合物。这类分布式气隙磁芯具有颗粒结构，其饱和特性比铁氧体电感器要软，因此对小偏移直流偏置较不敏感。另一方面，其磁导率通常要比铁氧体小约一个数量级，其有机粘合剂也不能耐受高工作温度。
新的金属薄片压制技术现在可以生产出磁导率与NiZn铁氧体相当、软饱和特性与传统粉末芯可比的分布式气隙磁芯材料。此外，这种新型FlakeComposite磁芯还具有更高的温度稳定性、更高的最高工作温度和机械灵活性。这种灵活性增加所带来的不仅是有机会创造超薄电感器，而且还可以在PCB内嵌入强大的电感器而节省空间，并可以探索机会，将新型电感器（如横向磁通电感器）与有源器件一起集成在下一代电源转换设计中。
性能比较
图1给出了FlakeComposite磁芯材料与铁氧体、粉末和薄膜磁芯的关键磁导率和饱和特性对比。
图1：FlakeComposite的磁导率与铁氧体相当，并具有卓越的饱和性能。
众所周知，铁氧体材料在高频、高温或高直流偏流值下会失去磁导率，导致电感值迅速降低，从而影响性能。为了确保FlakeComposite磁芯电感器至少能够与铁氧体电感器一样好，我们需要比较频率、温度和直流偏置性能。
图2比较了FlakeComposite与NiZn铁氧体复合磁导率的频散。两种材料的曲线图显示，磁导率在约6MHz以上迅速降低，这表明FlakeComposite在工作频率高达1MHz的开关转换器中，性能与NiZn相同或者更好。
图2：对于高达数MHz频率的电源应用来说，FlakeComposite所提供的性能与NiZn铁氧体相当。
对磁饱和特性进行比较，FlakeComposite进入饱和要比NiZn铁氧体更软，并且温度相关性更低，因此大有裨益（图3）。
图3：与NiZn铁氧体相比，FlakeComposite的磁饱和曲线更软，温度相关性更低。
图4对FlakeComposite与NiZn铁氧体和传统金属复合材料（粉末）的直流偏置性能进行了对比。FlakeComposite结合了两种类型的优势，在低偏置下具有与NiZn相当的优异磁导率，而在高偏置下则可保持更高的磁导率，并且温度相关性最低。
图4：当施加高直流偏置电场时，直流偏置特性显示FlakeComposite具有更高的磁导率。
如果电感器工作温度达到磁芯材料的居里温度——在该温度下磁芯会失去磁性——则磁芯磁导率会迅速下降，从而使电感快速损失。如图5所示，FlakeComposite的居里温度也高于典型的NiZn或MnZn铁氧体。
图5：FlakeComposite的居里温度更高，可确保在更高的工作温度下保持电感值。
电感器变薄且占位面积变小
为了不断降低负载点（PoL）转换器等电源转换模块的占位面积，业界已提出集成有源和无源元器件的新设计。与先前用于构建薄型电感器的传统纵向通量模式不同，这些设计所用平面电感器经过专门设计，因而具有横向通量模式。随着电感器厚度的降低，与传统的纵向通量器件相比，横向磁通电感器显现出越来越优越的电感。FlakeComposite的机械特性可实现厚度为50μm至2mm的电感器，因此非常适合制造超薄横向磁通电感器。
采用FlakeComposite制造的电感器极薄却坚固，为了帮助节省占位面积，在将其嵌入到PCB时也可实现固有对齐，并且与传统铁氧体磁芯相比，也可降低高达40%的电感器高度。
弹性高磁导率材料
除了可用于功率电感器之外，FlakeComposite的磁性和机械性能组合还适用于包括EMI抑制和屏蔽无线输电线圈在内的电磁屏蔽应用，从而可优化充电性能并保护附近的电子设备。 FlakeComposite技术是基美电子Flex Suppressor®产品的核心，事实证明这类产品可在各种应用中减少电磁噪声。
总结
FlakeComposite这种新方法可以优化电感器的磁芯性能，并进一步拓展机会，实现未来电源转换电路的小型化设计，因此它将超越当前铁氧体磁芯材料所取得的成就。FlakeComposite可提供类似的磁导率，以及卓越的饱和特性、直流偏置性能和更高的温度性能，进而实现超薄功率电感器设计，并为PCB嵌入式电感器提供所需的机械性能，从而实现真正的节省空间。
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