通常我們會認為電容、電感、電阻這幾類無源器件沒有方向性,在布局和貼片時可以任意方向放置,也不會在PCB上增加絲印標識說明其方向。與此相互印證的是,電容表面無絲印,無法識別方向;電阻表面一般只有包含阻值大小的數字,也沒有標識其方向性的信息。那么電感呢?
看電感廠家線藝的電感,會發現其表面除了有字母“C”標識品牌和數字標識感值的信息外,還有一道橫線,那么這條橫線有什么含義?為什么要“多此一舉”增加這個標識呢?
首先,我們來看看線藝規格書上是如何解釋這個橫線的。下圖是規格書部分截圖。
這個橫線“表示端子方向和起始(短)引線的指示,將高dv/dt連接此處以實現最低電磁干擾。”
咦,電感不是沒方向么?那這里的端子方向是什么意思?將高dv/dt連接此處以實現最低電磁干擾又是什么意思?
想要解答上面兩個問題,首先需要了解電感結構。以一體成型電感結構為例。
一體成型電感(模壓電感)由金屬粉材、電極和線圈組成,線圈本體埋入金屬磁性粉末內部壓鑄而成,引腳為繞組本體的引出腳直接成形于座體表面,電感為SMD結構設計。大致結構示意如下。(注意線圈方向示意)
這里我們主要關心和討論這個線圈的方向,下圖是實際線圈彎折之后的實物照片。
其在電感內部的方向如下圖所示,彎折以后由于線圈有高度,會導致兩個焊盤一端連接較短邊,另一側焊盤就對應較長邊。
線藝的電感表面的絲印就表示,橫線對應的焊盤連接的是線圈較短邊。即如下所示的箭頭所表示的一端。
那么第二個問題什么意思呢?為什么需要將高dv/dt連接此處以實現最低電磁干擾?
這個問題ADI有一個專門的文檔說明(據說是凌特最先發現的,但是一直捂著,直到被ADI收購了,ADI才公開分享出來),這里簡單描述下其核心內容,感興趣可以搜索下面參考文檔1了解全文。
開關電源的SW管腳由于存在開關波形,會產生較大的dv/dt,是開關電源EMI的主要騷擾源。
由于電感直接連接在SW管腳相連的銅皮上,當 考 慮 電 感 端 子及電感內部銅線時 , SW 節 點 也 會 在 垂 直 方 向 ( Z 方向 ) 上 延 伸 。 電 感 端 子 的 垂 直 方 向 排 列 會 增 強 SW 節 點 的 天 線 效 應 并 增加 輻 射。所以在開關電源應用中,建議電感的短引線端連接至SW管腳以減小EMI。
以下為ADI的官方測試數據對比,表明其在輻射發射、電源線電壓法、電源線電流法均有不同程度改善。
值得注意的是,并 非 所 有 的 電 感 器 都 是 一 樣 的 。 繞 線 方 向 、 端 子 形 狀 、 端 子 連 接 方 式 , 甚 至 磁 芯 材 料 都 可 能 有 所 不 同 。 不 同 磁 芯 材 料 和 結 構 差 異 所 導 致 的 H 場 和 E 場 強 度 的 不 同 , 可 能 會 影 響 電 感 器 的 輻 射 情 況 。
參考文檔:
- ADI?EMC?-?Does?Assembly?Orientation?of?SMPS?Inductor?Affect?Emissions
- 5分鐘看懂一體成型電感-電子工程專輯