在滤波电路中，高性能的电感器和电容器可以将电路大幅度地小型化，并提高性能和可靠性

2018-04-02

LC滤波器

技术信息

在滤波电路中，高性能的电感器和电容器可以将电路大幅度地小型化，并提高性能和可靠性

电感器和电容器具有各种不同的种类和等级。按以前的认知，例如额定参数与零部件尺寸的关系等，印象中是统一的，很难差异化，但随着高水平的技术和优异的材料的开发，也有了性能得到大幅度提高的电感器和电容器。而且，高性能的电感器和电容器，已成为针对近年来世界性的要求事项的一个关键部件。

高性能的电感器和电容器有什么好处

使用高性能的电感器和电容器有很大的好处。在对具体的性能及特点进行说明之前，首先给出一个事例。

事例：ECU电源电路

这是汽车的ECU用电源电路的例子。图中的电源电路不仅限于ECU，也是使用DC/DC变换器的基本电路实例。从汽车电池向ECU的内部电路提供电源的路径中，有用于去除噪声及DC/DC变换工作的LC电路存在。

ECU电源电路 image

输入的π型滤波器，以前一直由作为标准性构成的铁氧体型的功率电感器和铝电解电容器构成。这里给出将其用松下电器的金属复合(以下、MC)型的功率电感器和导电性聚合物混合铝电解电容器(以下简称为混合电容器)替代的例子。

输入滤波器 image

通过将功率电感器由铁氧体型改为MC型，得以将零部件尺寸从12×12mm变为6×6mm，面积比为1/4。而电容器，则由ø10mm的铝电解电容器置换成了ø6.3mm的混合电容器。由此得以将该输入滤波器所占的基板面积从262mm2变为83mm2，减少了68%。

MC型功率电感器和混合电容器的高性能对它们的小型化作出了贡献。MC型的功率电感器与铁氧体型相比，具有相对于体积的蓄能更大，饱和(直流重叠)电流也更大的特点。同时，与铁氧体型相比，可以用小型尺寸获得同等的性能。在这个例子中，得以用面积比1/4的元件进行了置换。混合电容器与电解电容器相比较，相对于尺寸及静电电容的ESR非常低，可容许的纹波电流也大，因此得以用容量小很多尺寸也小很多的电容进行替代。

什么是金属复合型功率电感器

金属复合(MC)型的功率电感器，由于其材料及结构的不同，与铁氧体型相比具有更加优异的特性。
松下电器的MC型的功率电感器，采用特有的金属磁性材料制作的金属复合型磁芯和一体成型结构，从而与相同规格的铁氧体型相比，具有最大可实现50%的小型化，且饱和(直流重叠)电流更大的特点。同时，交流电阻(ACR)低，可提高高频工作时的效率。而且耐热性和耐振动性也十分优异，确保了能够对应车载的高可靠性。

由于这些特点，不仅能够替代表面安装型的铁氧体品，还能实现磁棒及磁环型的通孔安装品的表面贴装化，同时实现大幅度的小型化和低矮化。

什么是导电性聚合物混合铝电解电容器

铝电解电容器是电解质采用电解液的一般性的电容器，而导电性聚合物混合铝电解电容器(以下简称为混合电容器)则是电解质中结合了导电性聚合物与电解液的电容器。
松下电器的混合电容器兼具导电性聚合物与电解液的特点，可用于使用环境条件严格的车载设备及工业设备的小型化。

(1) 最大1.5倍的大容量化
(2) 大纹波电流(最大1.4倍)
(3) 高可靠性

结构示意图

以下对静电电容和纹波电流额定值相同情况下的混合电容器与铝电解电容器进行比较。如尺寸和体积指数所示，可以实现大幅度的小型化。

	铝电解电容器	混合电容器	优点
在相同的静电电容下如何？ 100µF(35V)时	尺寸：ø8×10.2mm 体积指数：100	尺寸：ø6.3×7.7mm 体积指数：47	·由于大容量性能可实现相同容量下的小形化
在相同的纹波电流下如何？ 2800Arms(25V)时 ※铝电解为2760mArms	尺寸：ø16×25mm 静电电容：2200µF 体积指数：100	尺寸：ø10×10.2mm 静电电容：470µF 体积指数：16	·由于大纹波电流性能可实现同等纹波电流下的小形化 ·还可实现表面安装化

高性能的功率电感器和电容器与应用

上面对松下电器的MC型功率电感器和混合电容器基础上的小型化和提高性能及可靠性的事例进行了确认，并概要说明了各自的特点，下面重新对两者的特点进行确认，并总结其对设备及电路的好处和相关的应用。

MC型功率电感器(MC-PCC)	导电性聚合物混合铝电解电容器
小型(最大50%) 饱和电流大(大电流化) 高可靠性(耐热性、耐振动性)	小型(最大50%) 静电容量大(最大1.5倍) 纹波电流大(最大1.4倍) 高可靠性(耐湿性、低漏电流)