阻容感基础10：电感器分类（2）-功率电感器
说在开头：关于暗物质（2）
科学家们也纷纷推测暗物质到底是个啥，比如：黑洞，褐矮星，宇宙尘埃等等那些已知物质，但是他们全部加起来也不够分量；到了20世纪80年代，它们基本被排除在暗物质的概念之外了。人们后来在微波背景辐射里，有一次找到了暗物质的痕迹，早期宇宙中的物质处在引力收缩和膨胀压强之间的微妙平衡之上，物质的分布方式在细节上与暗物质惊人的相符，暗物质占宇宙总质量的26.8%，可见物质只有4%~5%。
美国天文学家艾伦森发现，距我们30万光年的天龙座矮星系中，许多碳星(巨大的红星)周围存在着稳定的暗物质，即这些暗物质受到严格的束缚。高能热粒子和能量适中的暖粒子是难以束缚住的，它们会到处乱窜，只有运行很慢的“冷粒子”才能束缚住；物理学家认为那是“轴子”，它是一种非常稳定的冷“微子”，质量只有电子质量的数百万分之一，这就是暗物质的“轴子”模型。
还有人提出，暗物质可能是一种称做“宇宙弦”的弦状物质，它产生于大爆炸后的一秒期间内，直径为1万亿亿亿分之一厘米，质量密度大得惊人，每寸长的质量约1亿亿吨。这种理论是否成立，同样有待科学家进一步研究。
宇宙四种基本力：强力，弱力，电磁力，引力；其中只有引力与暗物质是必然存在的，而暗物质粒子与电磁力不发生作用，而我们最擅长的监测手段就是通过电磁波，无论是光学仪器还是无线电仪器，都是探测的电磁波。假如有弱力存在，那么粒子就会衰变，而衰变出来的粒子应该能检测到，但是这种只能依靠间接探测。意大利格兰萨索山实验室早在1996年就开始探测暗物质颗粒，我国在四川锦屏山电站隧道里，建立了最干净的暗物质探测实验室，有一座2400米的高山山体屏蔽宇宙射线的干扰。至今为止，地下蹲守的科学家们都还没得到希望的结果，难以发现暗物质粒子。
在地底下找不到那就去天上找，阿尔法磁谱仪的主导者是丁肇忠，他在大型物理学实验方面每战必胜，1976年拿到了诺贝尔物理学奖，在国际上威望很高。磁谱仪的探测原理是基于一个假设：暗物质粒子的反粒子就是它自己，因此两个暗物质粒子偶尔碰撞到一起会发生湮灭，产生的能量会创造出电子和正电子。我们可以计算出一个正电子和电子的比例关系，如果正电子比例多得不正常，那么极有可能是暗物质粒子产生的。
到了2014年，阿尔法磁谱仪已发现了1090亿个电子与反电子，在已完成的观测中，暗物质的六个特征已有5个得到确认，其研究结果将人类对暗物质的探索推进了一大步。（参考自:吴京平-柔软的宇宙）
四，功率电感器
功率电感器分为两类：一类是用于信号系统的RF电感器，另一类是用于电源系统的功率电感器。具有低直流阻抗Rdc，高Q值，大电流的特点。我们接下来主要分享用于开关电源的功率电感器。
应用于开关电源功率电感器的主要关注的参数如下（参数具体含义及分析请参考上章“电感器原理”）：
1. 电感量L： 电感器的标称感值，由于分布电容的存在，感量会随频率的变化而变化；功率电感器的精度一般为M（±20%）档或者N（±30%）档；
2. 直流电阻DCR： 指产品电极之间所用漆包线的总直流电阻；
3. 饱和电流Isat：指电感器在连续通直流电流的情况下，电感的电感量会下降，一般为电感量下降30%时的电流值规格；
4. 温升电流Irms：指电感器在连续通直流电流的情况下，电感表面的温度会上升，一般按照上升40℃时候的电流值来设定规格；
5. SRF：指由于电感及电感器本身分布电容的相互作用，使电感在某频率下达到谐振，功率电感要求使用在自谐频率以下（1/10的SRF）。
1，功率电感器类型
从可穿戴设备、智能手机等移动设备到医疗、工业电器、汽车设备，不同的电源（电压、电流等）需求，选择不同类型的电感器。
1. 金属合金绕线型(一体成型)电感器：采用绕线和涂布了树脂的金属磁性粉热压而成电感器。金属磁性材料与铁氧体材相比磁导率较低，但具有出色的直流叠加特性（磁饱和强度更大），属于适合大电流的磁芯材料。一体成型电感器磁屏蔽性能很好，漏磁非常小，适合应用于对磁场干扰敏感的电路（模拟信号，高速信号等）。
——一体成型的磁芯内部金属磁性粉通过绝缘树脂材料包裹进行绝缘，所以磁性粉之间存在间隙，类似磁芯气隙的作用（具体气隙的作用，参考“电感器原理”章节）。
2. 铁氧体绕线型电感器：将导线在铁氧体磁芯外部盘绕成螺旋状。铜导线上涂布了磁性树脂，树脂涂层的目的是减少漏磁通，提高电感磁通量的获取效率和强度；铁氧体的导磁率很高，适合高电感量领域使用。
3. 铁氧体多层型电感器：包括铁氧体材料技术、内部电极形成技术、电路设计技术、叠层技术；依靠磁路间隙形成技术，抑制磁饱和，实现了优异的直流叠加特性。实现需要小型化和薄型化领域的产品线。
如下图所示，对于铁氧体绕线型电感器和金属合金绕线型(一体成型)电感器，根据电感器屏蔽程度的不同，又可以分为如下多种类型：无屏蔽电感器，带磁屏蔽罩电感器，树脂涂层屏蔽电感器，一体成型电感器。
——这四种电感器是我们在设计开关电源电路中最常用的，需要根据实际需求进行谨慎选择。
2，一体成型电感器
一体成型（金属合金绕线型）电感器的座体和绕组本体埋入金属磁性粉末内部压铸而成，绕组本体的引出脚直接成形于座体表面（SMD引脚）；如下左图所示，一体成型电感器较传统电感器的磁漏更小；电感器为SMD结构，使用方便且不易损坏。一体成型电感器优点如下：
1. 通过铁粉模压成型而成，相同封装下散热性能更好，更易实现大的额定电流；
——压铸成型的生产工艺方式，更适合批量自动化生产。
2. 不易产生磁饱和，具备出色的直流叠加特性；
3. 相较磁封胶结构、带磁屏蔽以及叠层片式电感器具有更好的磁屏蔽效果，如上右图所示；
4. 有很好的温度特性，温度对金属磁性材料导磁率的影响较小，如下图所示。
5. 同样尺寸和L值的一体成型电感在开关电源中损耗更少，效率更高；与铁氧体多层型测试结果相比，约为3%。如下图所示
一体成型电感器虽然存在众多的优点，是大功率开关电源设计中最优的选择，但其存在缺点：
1. 由于其磁芯材料是铁粉合金，所以在长期高温、高湿环境中相对更加容易生锈；
2. 磁芯材料是铁粉外包裹绝缘树脂组成，在高压下可能会击穿包裹铁粉的绝缘层，所以一体成型电感器有额定工作电压的要求。
——一体成型电感器需要关注电感器规格资料中最大工作电压的要求，避免电感器在实际应用中过压击穿失效。
3，绕线电感器工艺流程
绕线电感器一般由：骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁芯等组成。
1. 骨架：泛指绕制线圈的支架。通常是采用塑料、胶木、陶瓷制成，根据实际需要可制成不同的形状。
2. 绕组：具有规定功能的一组线圈，有单层和多层之分。
1, 单层：密绕和间绕两种形式；电感量不大(<几十uH)，寄生电容小，Q值比较高，多用于高频电路中，适合作为天线使用；
2, 多层：分层平绕、乱绕、蜂房式绕法等多种；电感量大(>300uH)，分布电容大，高压容易击穿，Q值及稳定性较差。
3. 磁芯：一般采用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体等材料，它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多种形状；铁芯主要有硅钢片、坡莫合金等，其外形多为“E”型。
4. 屏蔽罩：用于为避免有些电感器在工作时产生的磁场影响其它电路及元器件正常工作。采用屏蔽罩的电感器，会增加线圈的损耗，使Q值降低。
5. 封装材料：有些电感器绕制好后，用封装材料将线圈和磁芯等密封起来；封装材料采用塑料或环氧树脂等。
4，一体成型电感器工艺流程
五，薄膜电感器
薄膜电感器：一种采用积层结构和真空薄膜工艺制作的电感器；它的特点如下：
1. 可靠性高（高稳定性），易于集成化和片式化；
2. 体积超小（0603/0402），电气性能高；
3. 高精度；
4. 高Q值，高SRF。
适用于移动通信设备小型、轻量化趋势，感值偏差较小以及Q值高的RF电路的耦合和共振。
与其它小型化电感器比较，其特点如下图所示。
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