基于撓性覆銅箔的平面無(wú)源集成LC單元設(shè)計(jì)

由于介電常數(shù)較小、集成的電容值小，但所集成的器件計(jì)算出來(lái)的諧振頻率比較大，頻率達(dá)到幾MHz以上。實(shí)驗(yàn)用的儀器為Щ儀器有限公司的3 255自動(dòng)電子零件分析儀，可以測(cè)得的最高諧振頻率為200 kHz。所以在實(shí)際測(cè)量時(shí)需要額外增加輔助電感和電容使它們的諧振頻率在200 kHz以下。附加的電感和電容如圖6(a)所示，串聯(lián)結(jié)構(gòu)的集成LC中2個(gè)單元電感值為15 μH，電容值為0.75 nF，計(jì)算集成器件的諧振頻率是1.52 MHz。在集成LC單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)中附加串聯(lián)了80 μH電感和10 nF的電容后，集成器件的諧振頻率實(shí)際測(cè)量為160 kHz。
同樣實(shí)驗(yàn)測(cè)量并聯(lián)結(jié)構(gòu)的集成LC中2個(gè)單元的電感值為60 μH，電容值為0.2 nF，計(jì)算集成器件的諧振頻率是1.45 MHz，如圖6(b)在集成LC單元并聯(lián)結(jié)構(gòu)中附加并聯(lián)了22 nF的電容后，實(shí)際測(cè)量集成器件的諧振頻率為140 kHz。實(shí)際儀器所測(cè)量的加了輔助電感、電容的串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的諧振點(diǎn)的值如表2所示。

對(duì)附加后的串聯(lián)集成結(jié)構(gòu)和并聯(lián)集成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了PSPICE仿真，仿真曲線如圖7所示，串聯(lián)諧振頻率為166.725 kHz，并聯(lián)諧振頻率為137.088 kHz。所得的結(jié)果與實(shí)際測(cè)量的結(jié)果接近，證明樣機(jī)設(shè)計(jì)比較符合預(yù)期效果。如果選用比較高的介電常數(shù)，如Y5V、X7R等材料，能夠得到幾百nF甚至?滋F級(jí)別以上的電容值，可以不用再附加電感和電容。

本文提出的一種新型的集成LC結(jié)構(gòu)，是基于撓性覆銅箔多層交錯(cuò)的多個(gè)單元的集成結(jié)構(gòu)，并且可以放到CI型磁芯里。制作了樣機(jī)并對(duì)其參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此實(shí)現(xiàn)方法的有效性。這種結(jié)構(gòu)可以放到各種諧振變換器的電路中作為諧振部分。如果選用高磁導(dǎo)率的CI型磁芯或選用大的CI型磁芯，可進(jìn)一步提高電感值，選用比較高的介電常數(shù)，可進(jìn)一步提高電容值，這兩方面的提高對(duì)于無(wú)源集成更有現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)對(duì)層數(shù)和單元數(shù)的調(diào)整，以及不同單元的連接方式，可以得到不同的電感值和電容值，對(duì)于無(wú)源元件的選值更具有靈活性。
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