电感配置以及特性分析

嵌入式ARM 2021-09-04 18:38 1132浏览 0评论 0点赞

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关键要点:

・电感要尽量配置在IC附近。

・铜箔面积不可过大。

・电感的正下方不可配置GND层。也要极力避免配置信号线。

・电感引脚的布线不要太近。

电感

首先来稍微回顾一下布局相关的电感特性。

当电流流过电感时会产生磁力线。当这种磁力线穿过导体（PCB的导体为铜箔）时，在这部分会产生电涡流。

也就是说，如果电感的附近有导体，则可能因电涡流而引发问题。由于电涡流是在抵消磁力线的方向流动，因此会使电感值减小、Q值下降（损耗增加）。

顺便提一下，Q是表示电感损耗量的参数之一，“Q值大＝损耗小”。另外，如果电感附近的铜箔是信号线，则电涡流可能致使噪声传播到信号，可能对电路工作有不利影响。

还有一点，电感属于发热部件。众所周知，当电感有电流流过时，会因卷线的电阻成分和其他损耗而发热。

随着电感的温度升高，除元件劣化之外，铁氧体铁芯的情况下，如果超过居里温度，电感值会急剧下降。

一般会提供额定电流值和电阻值规格作为参考标准，但在实际安装时需要考虑散热。

电感的配置

为了将来自开关节点的辐射噪声控制在最低，虽然重要程度仅次于输入电容器，请将电感尽量配置在IC附近。

如果为了降低布线电阻散热而过度扩大铜箔面积的话，铜箔可能起到天线的作用，使EMI增加，因此不可过度增加铜箔面积。

从EMI的角度出发考虑布线面积的布局示例见Figure6-a，配置了不必要布线的不良示例见Figure6-b。

具体的布线宽度可参考电流耐受特性来决定。Figure 5为流过某电流时的导体宽度和自发热导致的温升图表。

例如，当2A的电流流过导体厚度35µm的布线时，为抑制20℃的温度上升，0.53mm的导体宽度即可对应。

但是，由于布线受外围元器件发热和环境温度的影响，因此，需要具备充分的余量。

例如，建议1盎司（1OZ）（35µm）PCB板中每1A导体宽度1mm以上、2盎司（70µm）PCB板中每1A导体宽度0.7mm以上。

关于电感外围布线，不可在电感的正下方配置GND层（Figure 6-c）。

这正如前面提到的，磁力线穿过导体GND层并产生电涡流，从而受磁力线消除的影响，使电感值下降或Q值下降（损耗增加）。

非GND的信号线也有因电涡流使开关噪声传递给信号的可能性，因此应避免电感正下方的布线。

不得不布信号线时，请使用漏磁较少的闭磁路电感。但是，必须实际测试并确认是否有问题。

另外，还需要注意电感引脚布线间的空间。如Figure 6-d所示，当引脚间的距离近时，开关节点的高频信号经由杂散电容，电容量被诱导至输出。

虽然并不仅限于电感，但部件的配置和布线设计常常会成为制约因素。因此，认真将应该注意的要点体现在布局设计中是非常重要的。

在结果不理想的情况下，必须进行实测并确认有无问题。

END

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