手持設(shè)備中超小型元器件的發(fā)展趨勢

如今，手機成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。全球的手機市場正呈現(xiàn)出兩極化的發(fā)展趨勢：高端、多功能手機和低價格、單一功能手機。在歐美市場，消費者通常希望擁有帶有收發(fā)電子郵件、GPS、照相、電視、互聯(lián)網(wǎng)、游戲、音樂、視頻下載等多種功能的高端手機。而像南亞、印度和巴西的消費者，多半希望價格便宜的標準功能手機。電容、電感等元器件以及模塊化手機解決方案則需要從這兩個市場需求出發(fā)，以便滿足不同消費者的需求。

射頻電路的要求
在手機中，射頻模塊控制著核心的通信功能，隨著手機的功能越來越多，這個射頻模塊的體積也越來越小，以便留出空間放置其他元器件，例如，供電需要的基帶電路等。

這樣一來，射頻電路就要求使用更小的組件，電路模塊化，模塊小型化，以便盡可能滿足空間受限的需求。所以，射頻電路中使用的元器件必須在保持高頻功能的同時盡可能縮減體積。

高端手機除了采用常規(guī)高頻電路以外，現(xiàn)在一般都會帶有藍牙、GPS、電視調(diào)諧等其他功能。伴隨著天線及相應(yīng)應(yīng)用的增多，在這些高端手機中高Q值電感的使用也在增多。

設(shè)計者使用具有高Q值的多層片式電感用于阻抗匹配或其他系統(tǒng)中。這種多層片式電感在設(shè)計射頻模塊、未來功能升級及縮小手機體積方面具有至關(guān)重要的作用。

更小的功率電感
在一些流行的消費電子中，常?？梢钥吹叫⌒凸β孰姼?，例如,手機、數(shù)碼相機、硬盤驅(qū)動器、便攜音頻播放器、筆記本電腦用的ODD等。在這些體積受限的設(shè)備中，重量和持續(xù)工作時間是需要考慮的兩個關(guān)鍵因素。

 
每一次產(chǎn)品的升級換代都會帶來更多的功能，這將增加使用電路模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換器、高性能電感的數(shù)量。但是，電子產(chǎn)品本身的體積卻越來越小，因此，采用更小體積的元器件勢在必行。在手機中，一個四或五通道轉(zhuǎn)換器不是采用線繞電感就是采用多層電感，他們體積小而且具有高頻特性。

微型功率電感
就像手機一樣，現(xiàn)在，手持設(shè)備中電源的發(fā)展趨勢是體積越來越小，效率越來越高。為了實現(xiàn)這一點，必須降低電感的體積、減少元器件數(shù)量。一種解決方案是提高開關(guān)電源的開關(guān)頻率。這將降低電感值，減小電感體積，增加負載變化帶來的瞬時響應(yīng)。

過去， 500kHz開關(guān)頻率，需要的電感的范圍是4.7～10μH。但是現(xiàn)在，開關(guān)頻率已經(jīng)提高到1～6MHz，電感值降到1μH，如圖1所示。

提高開關(guān)頻率有優(yōu)點也有缺點。隨著開關(guān)頻率提高，開關(guān)器件損耗也在增加，效率降低。所以，不能不考慮電路及其他器件的發(fā)展而一味地提升開關(guān)頻率。

當開關(guān)頻率為300kHz時，需要的電感的尺寸大小為4.0mm×4.0mm×1.8mm；當開關(guān)頻率提高到1.5MHz時,則需要更小的電感，尺寸為3.0mm×3.0mm×1.0mm,以便滿足小型體積的設(shè)計。開關(guān)頻率進一步提高，電感值也會相應(yīng)地降低，從而允許采用體積更小的電感。

電感的厚度也在不斷變薄。就在幾年前，大多數(shù)手機電感的厚度是2.0mm，而現(xiàn)在，電感厚度已經(jīng)降到1.0mm。即便這樣，由于尺寸原因、設(shè)計因素以及性能上的考慮，設(shè)計者仍然需要更薄、更高效率的電感。

體積優(yōu)化的電感
在空間受限的設(shè)計中使用線繞電感的原因是，它具有sleeveless和coreless結(jié)構(gòu)，這種電感僅僅由一個drum core構(gòu)成，采用一種專門的鐵氧體粉末涂布技術(shù)制成。

這種結(jié)構(gòu)的電感在drum core和sleeve core之間沒有空氣，從而，使電感能抵抗渦流湍流，降低對交變電流的阻抗。而且，由于樹脂涂布技術(shù)，這種結(jié)構(gòu)的電感非常堅固，并且能帶來更高的電源效率，而這一點對小型手持設(shè)備至關(guān)重要。另一種體積優(yōu)化的線繞電感設(shè)計方案是減少所有結(jié)構(gòu)上可能的浪費空間，這樣做的結(jié)果是，同傳統(tǒng)電感相比，可以減少電感表面積達50%，并且大大降低直流阻抗，同時仍然保持較高的額定電流和低Rdc。

未來的趨勢
展望未來，來自手機，包括智能手機的需求將持續(xù)增長。面向印度和巴西這樣的發(fā)展中國家的低成本手機設(shè)計將成為巨大的市場增長點。