電感技術(shù)新革命！

感應(yīng)器能以全新的方式重新設(shè)計嗎？是的。

根據(jù)《自然》雜志的報道，美國、日本和中國的研究人員的一項新研究提到，他們已經(jīng)制造了個使用插入石墨烯的L型L-能量電感器，其工作頻率范圍為10-50千兆赫，并且使用動態(tài)電感——的機制來代替?zhèn)鹘y(tǒng)裝置的磁感應(yīng)。這種新型電感器尺寸小，電感值高(約1-2納亨)，目前很難獲得。它的表面積比傳統(tǒng)設(shè)備分之一，但性能相同。因此，它們可用于物聯(lián)網(wǎng)、傳感和能量存儲/傳輸應(yīng)用的超小型無線通信系統(tǒng)。

螺旋電感及其簡化等效電路

加州大學(xué)圣巴巴拉分校的研究小組組長考斯塔巴納吉說:“感應(yīng)器是在大約200年前發(fā)明的，但這是自那以后次使用一種全新的機制(動態(tài)感應(yīng)器)(使用嵌入的石墨烯)來改造這種基本的無源器件。”?！斑@可能會對物聯(lián)網(wǎng)時代的無線通信、傳感和能量存儲/傳輸應(yīng)用產(chǎn)生重大影響。這也反映了石墨烯在電路互連中的實際應(yīng)用?！?/p>

據(jù)估計，到2020年，物聯(lián)網(wǎng)將有500億個目標(biāo)設(shè)備，到2025年，潛在影響將達到每年2.7萬億至6.2萬億美元。這場革命將需要大量由射頻集成電路驅(qū)動的小型化、的低功耗和可擴展的無線連接。據(jù)估計，到2026年，另一個重要領(lǐng)域，射頻識別(射頻識別)——，將增加到近190億美元，依靠電磁場自動識別和跟蹤目標(biāo)標(biāo)簽——。

平面芯片上的金屬電感是射頻集成電路中使用的主要器件類型，約占芯片面積的一半。它們也是射頻識別的主要部分

中國工業(yè)信息網(wǎng))中國的電感行業(yè)在上游供應(yīng)商和下游買家的價格談判中處于弱勢。磁性材料行業(yè)市場集中度高，客戶穩(wěn)定性高，導(dǎo)致電感行業(yè)在上游價格談判中處于弱勢地位。電感由電磁感應(yīng)原理制成。zui的重要原材料是鐵氧體粉末、磁芯和其他磁性材料。中國磁性材料制造業(yè)技術(shù)壁壘高。磁性材料制造商需要獲得相應(yīng)的國際質(zhì)量管理體系認(rèn)證才能獲得供應(yīng)商資格。因此，磁性材料行業(yè)的市場集中度很高，使得下游電感器制造商在議價能力上處于弱勢地位。此外，不同規(guī)格的電感器對磁性元件的物理、磁性以及形狀和位置公差有不同的要求，并且通常是定制的。因此，一旦上游感應(yīng)器供應(yīng)商選擇了合作感應(yīng)器制造商，它將根據(jù)定制的規(guī)格建立生產(chǎn)線，以大規(guī)模生產(chǎn)定制的磁性元件?？紤]到時間成本和產(chǎn)品質(zhì)量，供應(yīng)商不會輕易與新的感應(yīng)器制造商建立合作關(guān)系。因此，感應(yīng)器制造商很難隨意更換磁性材料供應(yīng)商，從而進一步削弱了感應(yīng)器制造商與上游供應(yīng)商的議價能力。大量的市場參與者和產(chǎn)品的同質(zhì)化共同導(dǎo)致電感行業(yè)下游的議價能力較弱。我國有400多家電感器制造商，行業(yè)競爭激烈，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，產(chǎn)品替代性強，下游電感器買家選擇范圍廣。因此，感應(yīng)器制造商在與下游制造商的談判中處于弱勢地位。事實上，近年來，電感器行業(yè)的上游材料價格一直在上漲。為了獲得更大的市場份額，電感器制造商一直在不斷降低市場價格。電感器制造商雙方都遭受了損失。中國感應(yīng)器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀研究

設(shè)計定制電感

電感值決定轉(zhuǎn)換器中的紋波電流。圖3示出了具有兩個不同紋波值的偽l-真，一個是負(fù)載電流的20%，另一個是負(fù)載電流的80%。有了現(xiàn)關(guān)設(shè)備和高質(zhì)量的輸出電容，任何設(shè)計都可以很好地工作。紋波為80%的小電感具有更好的磁效率，但峰值電流會更高，輸出電壓紋波會更大。整體性能的真實數(shù)字可以像[3]中一樣快速地進行模擬，并通過測量每種情況下的實際硬件進行驗證。在設(shè)計轉(zhuǎn)換器時，我們可以輕松更換磁性元件，以便快速評估各種設(shè)計。選擇正確的電感值是一個迭代過程。在鐵芯和繞組設(shè)計過程中實現(xiàn)每個值之前，選擇的全部意義并不明顯，因此在評估磁迭代之前，不要確定電感的值。

要設(shè)計的電感器的基本元件如圖4所示。我們需要選擇磁芯面積、匝數(shù)、磁芯材料和間隙來設(shè)計電感。我們采取的步是選擇磁芯區(qū)域。每種設(shè)計都可以提供非常寬的磁芯區(qū)域。我們鼓勵初級設(shè)計師嘗試不同的評估，以快速獲得經(jīng)驗并建立知識庫。圖5顯示了選擇范圍。低端受到間隙大小(您不希望它太大)和電感熱性能的限制。如果冷卻效果好并且設(shè)計空間非常緊湊，您將選擇范圍底部的核心面積值。

醉的大面積是醉的小面積的25倍。超過這個尺寸，磁芯中的間隙變得太小而無法控制，并且浪費了磁芯面積。隨著尺寸越來越大，部件的溫度將降低。大多數(shù)磁學(xué)手冊、教科書和手冊試圖將可用磁芯面積的范圍縮小到給定能量存儲的單一值。這是人為的限制，因為在這些設(shè)計準(zhǔn)則中沒有冷卻輸入。Zui愿意嘗試現(xiàn)有的產(chǎn)品系列，并至少針對幾種不同的情況進行設(shè)計，以理解選擇的意義。

對于降低L電壓的例子，我們首先計算電感乘以峰值電流的平方。取值7μH，圖3所示的峰值電流為25A。然后將產(chǎn)品標(biāo)繪在圖5的x軸上，所用的小磁芯面積約為0.45cm2。然后選擇的磁芯是Ferroxcube或TDK的RM8磁芯，如圖1所示。內(nèi)核始終可用，是電力行業(yè)的熱門選擇。

電感積蓄電流，并維持電流

感應(yīng)儲能的原理可以理解為慣性。水管中的水流不會因為慣性而立即停止。電感也是如此。由于電磁感應(yīng)，流經(jīng)感應(yīng)器的電流不會瞬間消失。電感本質(zhì)上是電磁體，許多線圈纏繞在磁鐵上。這是電感。

至于為什么電磁體中的電流不能突然改變，感興趣的讀者可以查閱一下高中時學(xué)過的倫茨定律。為了便于記憶，就把電流想象成水流。

如果有電流的電感器從電路中取出，并且兩端由零電阻的超導(dǎo)導(dǎo)線連接，電感器中的電流將永遠(yuǎn)不會消失，并且將循環(huán)流動。

電感越大，儲存的電就越多。

電感器的應(yīng)用場景不多。在數(shù)字電路板上，電容可能占50%，電阻可能占30%，電感可能超過10%。