• 应用实例

电感器 (线圈)手机 - Speaker/Microphone -

对天线、功率放大器、SAW滤波器、扬声器、麦克风的周围电路必备特性进行解释说明,并介绍推荐产品。

前言

手机的市场规模继续逐年扩大,其中,装配了性能高于传统手机的处理器、被誉为智能手机的多功能手机,数量正在迅猛增长。
普通的智能手机内置了2G/3G、无线局域网、蓝牙等无线通信功能,而今后将逐步达到LTE (Long Term Evolution) 等新一代高速通信规格。
对于手机用户而言,智能手机实现高功能化后,会越来越好用,而现状却是,由于装配多项无线通信功能,会出现基带电路噪声蔓延的问题和由此引起的接收灵敏度下降问题,为了解决这些问题,手机开发人员花费了大量时间和劳力来变更设计等。

具体的例子就是经常发现手机的基带部分产生的噪声从连接到主印制电路板上的FPC (柔性印制电路板) 等中散发出来,代表性的FPC使用部位是语音信号线。智能手机一般是通过FPC等,从主印制电路板与扬声器连接的。该FPC经常会变成辐射噪声电波的天线,产生问题。

我们已经知道,解决此类问题的一个有效方法就是采用扼流用的片状电感。下面介绍能够在语音信号线,尤其是扬声器线上使用的电感 (LQW15C系列/LQW18C系列) 。

要求元件具备的性能、特点

为了防止语音线产生的噪声辐射,对元件的技术性要求可以大致归纳为以下3点:

  1. 在无线频段有较大的阻抗值
  2. 适应驱动扬声器所需的电流水平
  3. 尺寸小

1. 在无线频段有较大的阻抗值

为了有效地衰减手机的主要频段、对应于无线局域网等的频段的无用辐射噪声,要求在各个频段有较高的阻抗特性,为此,非常好有尽量涵盖无线频段的阻抗范围广的产品可供选择。此外,为了在这些无线频段实现足够高的阻抗特性,除了阻抗范围广的产品之外,还要求将元件本身的寄生电容成分控制在一定水平以下。

2.适应驱动扬声器所需的电流水平

普通手机的扬声器线中流过超大500mA左右的电流。为了适应该电流水平,要求尽可能缩小元件的直流电阻。
并且要求不但可靠性没问题,而且外加电流时的发热,也就是温度上升在一定水平以下,即便在通电时也继续保持电性能。

根据一般的物理法则,阻抗值与电感值是成比例的,但是这些参数与直流电阻却是此消彼长的关系。 因此,在考虑到此消彼长的关系的同时,降低元件的直流电阻水平,是一项技术性课题。

3. 尺寸小

在智能手机这种应用技术方面,尺寸小的元件的需求当然会越来越强劲。
一般来说,智能手机用户对改善电池持续时间的要求和不满的意见非常多。答复这些用户意见的措施之一就是在智能手机上装配尺寸大的电池,但因壳体尺寸有限,结果使印制电路板尺寸受到很大制约。

此外,不仅追加众多的无线功能,而且还追加许多新功能的应用技术,其结果必然会出现分配给各个电路板块的印制电路板空间越来越紧张的趋势。
因此,必须使电路板块的一部分模块化,减少空间,或者采用尺寸比以往使用的电子元器件小一圈的产品,使整个电路实现小型化。

产品的特点、技术要点

村田为了满足上述技术性要求,将拥有多年销售业绩的高频电感的设计技术与实现低直流电阻的绕线精加工技术融为一体,使尺寸虽小却能适用大电流的LQW15C系列/LQW18C系列实现了商品化。

具体而言,除了使绕线用磁芯与外部电极的尺寸实现了理想的化之外,为了实现低直流电阻,不但对直径较粗的线材进行精密加工,以追求性能,并进行高精度管理,以尽量减少特性标准离差,而且为了在高频带也得到较大的阻抗值,还减少元件的寄生电容部分,进行高精度控制,实现了高SRF (自谐振频率) 特性。

产品的选定要点

图示手机的扬声器线电路示例。

LQW15C系列/LQW18C系列的电感产品,品种齐全,如果客户考虑在本用途中采用,在确定相关的手机的频段和接收灵敏度有问题的无线频率之后,根据阻抗vs频率图表 (图1,图2) 选定在相关频段阻抗较大的电感值,即可发挥更大的效果。

此外,由于每种电路所需的电流水平都不同,因此在选定电感值的同时,还必须确认电感的容许电流值 (图1,图2) 。

图1: LQW15C 阻抗vs频率图表
图2 :LQW18C 阻抗vs频率图表

尾声

不仅以前一直装配的摄像头和LCD面板实现了高精度化,而且还有今后将标准装配的LTE功能,以及近距离无线通信的NFC等,智能手机的高性能化、高功能化趋势,今后仍将持续下去。
同时,追加这些性能的结果,会出现无线电路间的电磁波相互干扰问题、基带电路的噪声蔓延问题等,智能手机的设计难度今后也确实有日益增加的趋势。

村田希望通过使LQW15C系列/LQW18C系列等接收灵敏度改善元件实现商品化、扶持智能手机的设计、提供解决课题的方案,为进一步提高手机的性能和功能做出贡献。

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