隨著電感(Inductor, L),變壓器(Transformer, T)等磁性元件(Magnetics)從原材料比如磁性粉體(Powder),磁芯(Core)的制備,到制程繞線(Winding),組裝(Assembly) 以及后段上錫,測試等一整個生產制造流程的成熟,在有限的封裝尺寸內實現最優化的產品參數 – 也即產品創新變得越來越具有挑戰性。在應用市場上,比如最主要的電源應用 - 更高的功率密度需求希望電感或者變壓器在有限的尺寸空間內實現更高的磁通密度(Flux density, B),而且同時不希望感值的飽和衰減超出承受邊界(即直流偏置特性DC-Bias);不僅如此,為了在轉換效率上滿足諸如CoC-V5 (US),DOE-Level VI (US), Ecodesign Directive 2019/1782 (EU – ErP)等各個國家的逐漸提高的電源轉換效率強制標準(中國是GB 20943-2013 和 CQC31-461236-2014), 又或者是出于電源系統工作溫度限制或者節能環保的理念的追求,電感等磁性功率器件的功率損耗往往被提高到更重要的優先級來考慮,因此這樣的需求給電感等磁性元件的設計提出了越來越高的性能要求。
諸如此類,雖然至今依然有數量可觀的成熟結構產品在被市場上被廣泛沿用,但是感性元件或者磁性元件廠家一直在持續的改進或者創新以求設計并制造出性能更加滿足下游市場應用的發展的優化產品,助力客戶實現持續的產品技術迭代。其中,作為電感的結構關鍵因素之一 – 磁芯,自然成為重點研發對象,因此今天的磁性元件市場上各種各樣的材質,結構,特性的磁芯不斷新舊交替,在各自優勢的領域被廣泛開發并且大量商用。然而,是否磁芯的材質進步就是電感設計優化的唯一關鍵之處呢?顯然也并非如此:如果片面強調磁芯的重要性甚至以此主導市場對磁性元件的性能優劣的衡量標準,往往會出現以偏概全,忽略了真正符合電源系統的電感或者變壓器的優化設計其實是包含了很多其他方面因素的多元考慮結果,比如:線圈繞組的設計以及工程量產實現(Mass production, MP),電感損耗的折中設計(Tradeoff),窗口利用率(Filling factor)的最佳匹配,磁芯氣隙(Air gap)效率的結構優化,安規(Safety regulation)設計,機械結構穩定度設計,焊接可靠性設計等等。除此以外,交付靈活度和質量保證等商業考慮因素也往往會反過來影響這些工程設計的選擇方向。
有鑒于此,接下來的篇幅會就實際遇到的一些細節和深圳科達嘉電子(Shenzhen Codaca Electronic, 下文簡稱Codaca)自身在相關細節上的理解以及對產品設計的管控來更好的處理可能出現的誤差或者問題,從而持續改進產品,以求實現綜合不止是磁芯而且包含多方面因素的優化電感產品設計。。