三星发布“世界上最小的功率电感器”

本月，三星发布了“世界上最小的功率电感器”的消息。即使在理论上，这种小型化对电子设计意味着什么？

曾经采用EE101的任何工程师都可能首先通过简单的电压源和电阻器网络被引入电路。一旦将其完全覆盖，它们便会转移到电容器上-有点抽象，但足够容易理解。

然后，将它们引入电感器，以磁场形式存储能量以及抵抗电流变化的来源。这就是事情开始变得奇怪的地方。

基本电感器是线圈导线，该线圈导线将磁场线集中在此图示结构中。

电感器是一种基本的电气组件，在许多学生和年轻工程师的心中引起恐惧。然而，他们的重要性不能高估。我们的整个电气基础设施都基于与电感器相同的EM原理。电感器在基本电路模块（尤其是电源）中无处不在。

它们还处于新研究和开发的最前沿-例如，伊利诺伊大学香槟分校的研究人员最近创造了一种将电感器和电容器结合在一起的方法。三星本月还发布了一个更大的电感器公告，该公告称它创造了业界最小的功率电感器。

三星索赔的意义何在？对电气工程师有何实际影响？

电源中的电感器

在流行的电源架构中，例如降压/升压转换器，电感器是至关重要的组件。

在该电路模块中，输入端的电感器可以抵抗输入电流的突然变化。当MOSFET导通时，电感器以磁场形式存储来自输入的能量，并在MOSFET闭合时将其放电。

简化的反相降压/升压转换器拓扑。图片由Alex Feng提供

这种拓扑之所以如此流行，是因为与依赖电阻分压器网络的线性逆变器相比，这种拓扑非常有效，线性逆变器会耗散大量功率。该拓扑还提供了对输入电压进行降压（升压）或升压（升高）以达到所需输出电压的能力，这意味着该拓扑可以处理输入电压的较大变化。

电源设计趋势

随着芯片和其他电子设备的规模缩小，电源的规模也随之缩小。实际上，VLSI领域的许多研究人员目前正在研究使电源小型化的方法，以使它们可以集成在芯片上，而不是像当今常见的芯片外集成。

由于可以将电源放置在更靠近负载的位置，因此可以减小片上和片外电源的尺寸，从而提高系统效率和响应时间，从而消除了沿电力传输网络的寄生效应。

不幸的是，您遇到的主要障碍是电感器。电感器很难实现小型化，因为它们的电感值与线圈的面积和线圈的匝数成正比。制造片上和片外电感器的流行方法都不能很好地实现小型化。

螺旋电感器，是在芯片上创建电感器的最常见方法之一。图片由Stavros Iezekiel提供

此外，改进的组件规格意味着增加了功率使用，因此需要能够承受大电流的功率电感器。

三星发布“世界上最小的功率电感器”

考虑到这些问题，三星电机的研究人员开发了新的功率电感器，他们声称这是世界上最小的功率电感器。这些新型功率电感器的尺寸为0804，尺寸为0.8 mm x 0.4 mm x .64 mm，大大小于三星先前最小的产品尺寸1.2 mm x 1.0 mm x 0.65 mm。

三星的新型功率电感器。图片由三星提供

三星公司表示，采用纳米级超微粉的新型材料可以实现小型化。这种粉末通过应用调光技术（一种使用光来标记电路的制造方法），可以使线圈间距很小。

小型电感器Afford

随着芯片级和设备级设备的小型化，对更小电源电路的需求已变得至关重要。

到目前为止，电感器是使流行的电源架构（例如降压/升压转换器）小型化的基本障碍之一。现在，随着三星的最新消息，使电感器小型化的可能性似乎越来越大。

借助更小的电感器和更小的电源，由于响应时间缩短了，寄生损耗也减少了，工程师们将能够创建效率更高，可靠性更高的电路。

三星评论说，他们及时开发微型电感器：“随着电子设备的高性能和多功能性，5G电信的激活以及可穿戴设备市场的增长，预计对超小功率电感器的需求将会增加。增长迅速，预计在电子设备中的安装量每年至少增长20％。”