通常我们会认为电容、电感、电阻这几类无源器件没有方向性,在布局和贴片时可以任意方向放置,也不会在PCB上增加丝印标识说明其方向。与此相互印证的是,电容表面无丝印,无法识别方向;电阻表面一般只有包含阻值大小的数字,也没有标识其方向性的信息。那么电感呢?
看电感厂家线艺的电感,会发现其表面除了有字母“C”标识品牌和数字标识感值的信息外,还有一道横线,那么这条横线有什么含义?为什么要“多此一举”增加这个标识呢?
首先,我们来看看线艺规格书上是如何解释这个横线的。下图是规格书部分截图。
这个横线“表示端子方向和起始(短)引线的指示,将高dv/dt连接此处以实现最低电磁干扰。”
咦,电感不是没方向么?那这里的端子方向是什么意思?将高dv/dt连接此处以实现最低电磁干扰又是什么意思?
想要解答上面两个问题,首先需要了解电感结构。以一体成型电感结构为例。
一体成型电感(模压电感)由金属粉材、电极和线圈组成,线圈本体埋入金属磁性粉末内部压铸而成,引脚为绕组本体的引出脚直接成形于座体表面,电感为SMD结构设计。大致结构示意如下。(注意线圈方向示意)
这里我们主要关心和讨论这个线圈的方向,下图是实际线圈弯折之后的实物照片。
其在电感内部的方向如下图所示,弯折以后由于线圈有高度,会导致两个焊盘一端连接较短边,另一侧焊盘就对应较长边。
线艺的电感表面的丝印就表示,横线对应的焊盘连接的是线圈较短边。即如下所示的箭头所表示的一端。
那么第二个问题什么意思呢?为什么需要将高dv/dt连接此处以实现最低电磁干扰?
这个问题ADI有一个专门的文档说明(据说是凌特最先发现的,但是一直捂着,直到被ADI收购了,ADI才公开分享出来),这里简单描述下其核心内容,感兴趣可以搜索下面参考文档1了解全文。
开关电源的SW管脚由于存在开关波形,会产生较大的dv/dt,是开关电源EMI的主要骚扰源。
由于电感直接连接在SW管脚相连的铜皮上,当 考 虑 电 感 端 子及电感内部铜线时 , SW 节 点 也 会 在 垂 直 方 向 ( Z 方向 ) 上 延 伸 。 电 感 端 子 的 垂 直 方 向 排 列 会 增 强 SW 节 点 的 天 线 效 应 并 增加 辐 射。所以在开关电源应用中,建议电感的短引线端连接至SW管脚以减小EMI。
以下为ADI的官方测试数据对比,表明其在辐射发射、电源线电压法、电源线电流法均有不同程度改善。
值得注意的是,并 非 所 有 的 电 感 器 都 是 一 样 的 。 绕 线 方 向 、 端 子 形 状 、 端 子 连 接 方 式 , 甚 至 磁 芯 材 料 都 可 能 有 所 不 同 。 不 同 磁 芯 材 料 和 结 构 差 异 所 导 致 的 H 场 和 E 场 强 度 的 不 同 , 可 能 会 影 响 电 感 器 的 辐 射 情 况 。
参考文档:
- ADI EMC - Does Assembly Orientation of SMPS Inductor Affect Emissions
- 5分钟看懂一体成型电感-电子工程专辑