電感有交變電流,電感底部鋪銅會(huì )在地平面上產(chǎn)生渦流,渦流效應會(huì )影響功率電感的電感量,渦流也會(huì )增加系統的損耗,同時(shí)交變電流產(chǎn)生的噪聲會(huì )增加地平面的噪聲,會(huì )影響其他信號的穩定性。
在EMC方面來(lái)看,在電感底部鋪銅,完整的地平面鋪銅有利于EMI的設計;現在的電感的生產(chǎn)工藝升級,電感采用屏蔽型電感,泄露的磁感線(xiàn)很少,對電感的感量影響不大,還能有利于散熱。
實(shí)際工程中又該如何去選擇呢?
工程中該如何選擇,首先要了解電感的構造。我們常用電感有非屏蔽工字型電感、半屏蔽電感、一體成型電感。那它們有什么特點(diǎn)呢?

非屏蔽工字電感,磁路由磁芯和空氣共同構成,其磁感線(xiàn)會(huì )完全暴露在空氣中,沒(méi)有任何的磁屏蔽。
半屏蔽電感,由其骨架結構可以看出,在工字電感的基礎上,在電感外圍增加了磁屏蔽材料。因為磁屏蔽材料的磁阻小,磁感線(xiàn)基本被鎖定在導磁材料中,只有很少一部分的磁場(chǎng)會(huì )從氣隙中泄露出來(lái),所以能起到一定的屏蔽作用。
一體成型電感,在電感生產(chǎn)時(shí)將繞組和導磁材料一次鑄造而成,內部只有很小的氣隙,防止電感飽和,所以這種電感基本沒(méi)有什么磁感線(xiàn)溢出。
實(shí)驗非屏蔽工字電感和屏蔽電感銅皮對電感量的影響。
實(shí)驗發(fā)現非屏蔽工字電感有銅皮的條件下,電感量有減小,而屏蔽型電感幾乎沒(méi)有影響。
電感底部敷銅與否對電源有什么影響呢?
思考這個(gè)問(wèn)題前首先回顧了解下渦流效應。磁感線(xiàn)由N到S級,存在交變磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)導體表面時(shí),由電磁感應定律可知,在導體表面形成感應電流,感應電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向總是會(huì )起到消弱原磁場(chǎng)大小的作用。

下面是Boost升壓DC/DC電路電流環(huán)路的情況,來(lái)聊聊電感底部敷銅對電源設計的影響。
當Boost升壓正常工作時(shí),電感中流過(guò)負載電流,形成回路。由于開(kāi)關(guān)管的存在,電流是動(dòng)態(tài)變化的,由此可形成電感的磁感線(xiàn),在導體的表面部分磁感線(xiàn)回形成封閉的磁回路,部分磁路會(huì )形成漏磁溢出到空氣中。如果電感底部沒(méi)有敷銅時(shí),從電感中溢出的磁感線(xiàn)會(huì )在整個(gè)電源系統中存在,使系統沒(méi)有相對安靜的空間,會(huì )造成EMI的性能下降。

如果電感底部敷上完整的銅時(shí),在電感的底部平面會(huì )產(chǎn)生渦流效應,渦流會(huì )將抵消部分漏感產(chǎn)生的磁場(chǎng),使得原漏磁感應線(xiàn)消弱。電感底部敷銅,產(chǎn)生的渦流就如同電磁屏蔽罩一樣,阻斷了磁感應線(xiàn)向下傳播,因而可以將電感產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)屏蔽在導體的一面,這樣極大地減小高頻磁場(chǎng)對空間中其他元器件的影響。

從兩個(gè)角度來(lái)看,站在EMI的角度,建議敷銅;站在電感感量的角度,屏蔽型電感感量沒(méi)有影響,所以也建議敷銅,而僅工字電感底部敷對電感感量有少許影響,所以在實(shí)際的工程中視情況而定。
在實(shí)際的PCB布局中,開(kāi)關(guān)出的濾波器放在與電感相反的PCB平面,更有利于避免高頻干擾濾波元器件,防止高頻干擾通過(guò)線(xiàn)傳輸出去。 |