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基于撓性覆銅箔的平面無(wú)源集成LC單元設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2010-10-12 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/187773.htm

本文提出了一種基于多層撓性箔交錯(cuò)并聯(lián)的平面LC結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了串/并聯(lián)諧振的。如同圖2制作方式一樣,共裁剪8片這樣的形狀,把它們層疊、緊壓,能夠?qū)崿F(xiàn)交錯(cuò)并聯(lián)的LC單元結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)能靈活增大電容,如圖3(a)所示,其等效電路如圖3(b)所示。同樣也是4個(gè)端子的LC單元結(jié)構(gòu),可以制作多個(gè)這樣的集成LC單元,按照參考文獻(xiàn)[2]提到的多個(gè)單元連接結(jié)構(gòu)還可以根據(jù)不同電感值和電容值的需要,對(duì)多個(gè)單元進(jìn)行大電感大電容、大電感小電容、小電感大電容、小電感小電容的串/并聯(lián)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步增加了集成電感值和電容值的靈活性。

本文先制作2個(gè)四層交錯(cuò)并聯(lián)集成的LC單元。采用CI型磁芯,節(jié)省了EI型磁芯的磁芯中柱,增大了電容面積。將與CI型磁芯相應(yīng)的電路板挖空,然后把每個(gè)集成LC單元的4個(gè)引腳焊接到電路板上,2個(gè)單元之間的引線可以從電路板上走線,磁芯扣在LC單元上,既可以節(jié)省整體器件所占空間體積,還可以增大磁芯的散熱面積。若想增大電感值,當(dāng)給集成LC單元通電時(shí),所有集成LC單元電流的方向應(yīng)該是一個(gè)方向,比如每個(gè)集成LC單元都從A、D端輸入,從B、C端輸出,連接方式可以在電路板上實(shí)現(xiàn);而若想減小電感值,可以使若干集成LC單元電流流向相反,即從B、C端輸入,從A、D端輸出。結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

1.2 電容的計(jì)算

由式(1)可以看出,如果需要增加更大的電容C,有3種途徑:(1)增大電介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù) ?著r;(2)增大平面繞組的銅箔面積 w;(3)減少電介質(zhì)材料的厚度d。
若增加更大的電容,采用交錯(cuò)并聯(lián)方式[1]優(yōu)勢(shì)即可顯現(xiàn)出來(lái),如圖2(b)所示,假如每個(gè)單元由n片這樣的結(jié)構(gòu)疊加成圖3(a)的結(jié)構(gòu),可以推導(dǎo)出電容C的計(jì)算公式:

同樣在計(jì)算電感時(shí),先計(jì)算一個(gè)集成LC單元的電感量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[2],多個(gè)單元根據(jù)需要可通過(guò)不同的連接方式得到不同的電感值。
2 仿真和實(shí)驗(yàn)
本文制作了一臺(tái)基于交錯(cuò)并聯(lián)撓性箔材料的集成諧振LC單元樣機(jī),如圖5所示。該樣機(jī)選用天通公司的CI14/13磁芯;集成LC單元的材料選用咸陽(yáng)眾鑫電子材料有限公司的撓性箔聚酯薄膜。具體參數(shù)如表1所示。

集成LC單元的制作方式如圖3所示,制作的2個(gè)四層集成LC單元,測(cè)得每個(gè)集成LC單元的電感值為3.6 ?滋H,電容值為0.37 nF,按照參考文獻(xiàn)[2]中大電感大電容的串聯(lián)方式連接計(jì)算得到電感為14.3μH、電容為0.83 nF。按照大電感大電容的并聯(lián)方式連接得到電感值為57.1 μH、電容為0.21 nF,樣機(jī)計(jì)算的參數(shù)如表2所示。



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