選擇射頻電感器的關(guān)鍵參數(shù)
射頻電感器的選擇涉及到這樣一些關(guān)鍵參數(shù):安裝方式(表貼式或直插式)、電感值、電流額定值、直流電阻 (DCR)、自諧頻率 (SRF)、品質(zhì)因數(shù)和溫度額定值。在應(yīng)用中,電感器通常追求小尺寸,但給定應(yīng)用中電感器的尺寸常常受到物理定律的限制。電感值和電流額定值是其尺寸的主要決定因素,之后可再對其他參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
決定電感值的因素
若將電感器用作一個簡單的單元件(*級)高頻扼流圈,則應(yīng)根據(jù)需要扼制的峰值噪聲頻率進(jìn)行選擇。在電感器的自諧頻率 (SRF) 下,串聯(lián)阻抗將達(dá)到zui大值。因此,要選擇一個簡單的射頻扼流圈就應(yīng)尋找一個SRF接近所需扼流頻率的電感器。
對于高階濾波器,每個元件的電感值必須根據(jù)濾波器的截止頻率(低通和高通濾波器)或帶寬(通濾波器)計(jì)算。進(jìn)行這些計(jì)算時通常會用到商用電路模擬軟件,如SPICE、AWR的Microwave Office和 Agilent的Genesys或ADS。
對于調(diào)諧電路或阻抗匹配,嚴(yán)格的電感公差是必需的。如表1所示,與層疊式或厚膜型電感器相比,繞線式電感器通常能夠達(dá)到更嚴(yán)格的公差。
電流要求決定直流電阻
電流額定值和DCR密切相關(guān)。在多數(shù)情況下,如果所有其他參數(shù)保持均等,則需要選取較大尺寸的產(chǎn)品來降低DCR。
能讓電感器工作的自諧頻率
在扼流圈的應(yīng)用中,SRF能夠zui有效地阻斷信號的頻率。在低于SRF的頻率下,阻抗隨頻率增大而增大。在SRF下,阻抗達(dá)到zui大值。在高于SRF的頻率下,阻抗隨頻率減小而減小。
對于高階濾波器或阻抗匹配應(yīng)用,在接近要求的頻率時,擁有一條較為平緩的電感曲線(恒定電感與頻率的曲線)更為重要。這就要求選擇一個SRF遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)頻率的電感器。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),可選擇一個SRF比工作頻率高10倍(10×)的電感器。一般而言,電感值的選擇通常決定了SRF,反之亦然。由于繞線電容增加,電感值越高,SRF就會越低。
電感和阻抗與頻率的關(guān)系
如圖1所示,電感和阻抗在接近電感器的自諧頻率(SRF)時急劇上升。對于扼流圈的應(yīng)用,需選擇一個 SRF等于或接近衰減頻率的電感器。對于其他應(yīng)用,SRF應(yīng)至少比工作頻率高10倍。
Q值何時比較重要?
高Q值產(chǎn)生窄帶寬,這一點(diǎn)對于將電感器用于LC(振蕩)回路或窄帶通的應(yīng)用來說非常重要。請參考圖 2。高Q值還會產(chǎn)生低插入損耗,從而使功率損耗降到zui低。
所有與頻率相關(guān)的實(shí)和虛的損耗都包含在Q的計(jì)算中,包括電感、電容、導(dǎo)體的集膚效應(yīng)和磁性材料的鐵芯損耗。如表1所示,與相同尺寸和電感值的層疊式電感器相比,繞線式電感器的Q值要高得多。