基于撓性覆銅箔的平面無源集成LC單元設計

由于介電常數(shù)較小、集成的電容值小，但所集成的器件計算出來的諧振頻率比較大，頻率達到幾MHz以上。實驗用的儀器為Щ儀器有限公司的3 255自動電子零件分析儀，可以測得的最高諧振頻率為200 kHz。所以在實際測量時需要額外增加輔助電感和電容使它們的諧振頻率在200 kHz以下。附加的電感和電容如圖6(a)所示，串聯(lián)結構的集成LC中2個單元電感值為15 μH，電容值為0.75 nF，計算集成器件的諧振頻率是1.52 MHz。在集成LC單元串聯(lián)結構中附加串聯(lián)了80 μH電感和10 nF的電容后，集成器件的諧振頻率實際測量為160 kHz。
同樣實驗測量并聯(lián)結構的集成LC中2個單元的電感值為60 μH，電容值為0.2 nF，計算集成器件的諧振頻率是1.45 MHz，如圖6(b)在集成LC單元并聯(lián)結構中附加并聯(lián)了22 nF的電容后，實際測量集成器件的諧振頻率為140 kHz。實際儀器所測量的加了輔助電感、電容的串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的諧振點的值如表2所示。

對附加后的串聯(lián)集成結構和并聯(lián)集成結構進行了PSPICE仿真，仿真曲線如圖7所示，串聯(lián)諧振頻率為166.725 kHz，并聯(lián)諧振頻率為137.088 kHz。所得的結果與實際測量的結果接近，證明樣機設計比較符合預期效果。如果選用比較高的介電常數(shù)，如Y5V、X7R等材料，能夠得到幾百nF甚至?滋F級別以上的電容值，可以不用再附加電感和電容。

本文提出的一種新型的集成LC結構，是基于撓性覆銅箔多層交錯的多個單元的集成結構，并且可以放到CI型磁芯里。制作了樣機并對其參數(shù)進行了實驗驗證，實驗結果表明此實現(xiàn)方法的有效性。這種結構可以放到各種諧振變換器的電路中作為諧振部分。如果選用高磁導率的CI型磁芯或選用大的CI型磁芯，可進一步提高電感值，選用比較高的介電常數(shù)，可進一步提高電容值，這兩方面的提高對于無源集成更有現(xiàn)實意義。通過對層數(shù)和單元數(shù)的調(diào)整，以及不同單元的連接方式，可以得到不同的電感值和電容值，對于無源元件的選值更具有靈活性。
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