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UUI新型集成電感器
摘要： 本文論述了一些安裝空間有限的電子電器，典型如T4、T5節(jié)能燈上兩個或多個電感器串聯(lián)使用時出現(xiàn)的問題，提出集成UUI型電感器的設計方案，并闡述其優(yōu)點和使用效果，得出了解決上述問題的方法，zui后對UUI集成電感器的市場發(fā)展前景作了一些預期。
關鍵字： UUI集成電感器,EEI,省銅,高性價比,T4,T5,集成電感器
1 引言
T4與T5型節(jié)能燈，具有發(fā)光效率高達100Lm/W以上，使用壽命在10000-20000小時，開關次數(shù)達萬次以上，顯色指數(shù)大于80%等優(yōu)點，是一種“、節(jié)能、舒適、亮麗、長壽”的新型電光源，目前世界各國都在大力提倡和推廣。近年來T4與T5型節(jié)能燈的使用量持續(xù)增長并已成規(guī)模，大有取代傳統(tǒng)T8型直管日光燈趨勢。而在T4與T5節(jié)能燈的驅動電路中，由于安裝空間所限與一些其他技術原因，往往需要用2只甚至3只電感器串聯(lián)起來，作為扼流器件使用。例如，目前市場銷量較大的“T5/28W電子支架”燈，燈管徑小而功率大，雖說燈電流不大，但燈管兩端的電壓高，加上其通常工作在35kHz的高頻狀態(tài)下，這樣勢必需要提高驅動電路中電感器的匝間耐壓，才可使得整燈能夠長期穩(wěn)定地工作。使用匝間耐壓高的電感器勢必會提高成本，而且安裝空間的限制也會成為問題。解決此問題目前的做法是采用兩只EE-13或EE-16電感器串聯(lián)，這樣可降低些成本，同時可解決安裝空間問題。但上述的做法也存在著一些問題：①由于采用多個電感器串聯(lián)，必然要使用多付磁心，多個線圈骨架，浪費了鐵氧體磁材和制造線圈骨架的電木材料；②由于采用的磁心是EE型，磁路氣隙設置于線圈中部，而擴散磁通集中存在于磁路氣隙附近，加大了擴散磁通對線圈影響，其結果是浪費銅材；③也是由于采用多個電感器串聯(lián)，在整燈的制造中必然會增加插裝加工成本，浪費錫等焊接材料。
2 UUI集成電感器——EEI型電感器
UUI新型電感器與性能相若的EE型電感器相比，具有省銅、省電、省磁性材料、品質因數(shù)高、自身損耗小、溫升低和成本低等優(yōu)點。尤其在市場銅價居高不下的情況下，UUI新型電感器所具有的省銅和低成本的優(yōu)點，更是受到各方客戶的青睞，越來越多的廠家將其應用于節(jié)能燈上。UUI型電感器作為一種新型基礎電子元器件，在上市短短兩年內，已被市場所接受并逐漸成為一種趨勢。鑒于UUI型電感器的上述優(yōu)點與市場趨勢，可否將UUI型電感器用于T4與T5型節(jié)能燈上，成為我們思考的問題。我們?yōu)榇俗龀隽伺?，并取得了一些成果。下面將我們的思考、做法以及所取得的成果介紹一下，以饗讀者！
我們是將兩個、三個甚至于多個U字形磁心組合集成在一起，形成邊柱磁體，同時加長I字形磁體作為中柱磁體，將兩個或多個邊柱磁體與一個中柱磁體組合在一起形成UUI集成電感器所需要的磁心（如圖1所示）。將兩個或多個UUI型電感器的骨架連接在一起并在相鄰的兩個線圈擋板的頂部中間位置設置凹槽，形成UUI集成電感器所需要的骨架（如圖2所示）。在骨架的繞線空間上纏繞線圈，相鄰兩組線圈的纏繞方向相反，并將各線圈首尾依次串接在一起（實際纏繞線圈時，只是同一條銅線依次纏繞各線圈），再將磁心裝配到骨架上，在磁心外圍包扎絕緣膠帶使之緊密牢固，zui后通過絕緣工藝處理制作出UUI集成電感器。也可以這樣理解，它等同于加寬的EE型電感器（如圖3所示）的平分切割，平移再組合成UUI集成電感器（如圖4所示）。
從圖4中我們不難看出,一個UUI集成電感器可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的兩個或多個EE型電感器。這種設計的優(yōu)點在于：①多組線圈串聯(lián)在一起，由于串聯(lián)分壓的原因，可有效地降低對線圈匝間耐壓的要求；②能夠滿足安裝空間有限的電子電器使用電感器的需求，如T4和T5型節(jié)能燈；③降低整燈的插裝費用并可節(jié)省錫等焊接材料的用量；④它同時具有UUI型電感器的省銅、省電、省磁性材料、高Q值、低成本等優(yōu)點（UUI型電感器的具體優(yōu)點可參閱《UUI型電子變壓器的優(yōu)勢》一文，作者王照樑）。
我們還可以根據(jù)需要，依據(jù)上述的原理，設計出可以應用于不同場合的UUI集成電感器，如扁平超薄的、小型化的、大功率的等等。這里我們列舉兩款這類的UUI集成電感器（如圖5和圖6所示），供讀者參考?；谶@種設計方案而產(chǎn)生的產(chǎn)品——UUI集成電感器，能否經(jīng)受得住使用實踐的檢驗呢？還請留意如下的使用效果。
3 UUI集成電感器的使用效果
以我司客戶“三和照明”的一款T5/28W支架燈為例。該燈原設計使用的是兩只EE13電感器，我們在該燈上改用UUI集成電感器進行對比實驗：
（1） 電感器的參數(shù)
表 1 EE-13和EEI-27電感器相關參數(shù)表
序號 電感型號 EE-13電感 EEI-27新型電感
1 標稱電感量 1.75mH 3.5mH
2 繞組線徑 Φ0.23mm Φ0.12 mm×3P
3 氣隙量GAP 0.60mm 0.60mm
4 一支T5支架 需要插兩只電感器 只需一只電感器
T4與T5型節(jié)能燈，具有發(fā)光效率高達100Lm/W以上，使用壽命在10000-20000小時，開關次數(shù)達萬次以上，顯色指數(shù)大于80%等優(yōu)點，是一種“、節(jié)能、舒適、亮麗、長壽”的新型電光源，目前世界各國都在大力提倡和推廣。近年來T4與T5型節(jié)能燈的使用量持續(xù)增長并已成規(guī)模，大有取代傳統(tǒng)T8型直管日光燈趨勢。而在T4與T5節(jié)能燈的驅動電路中，由于安裝空間所限與一些其他技術原因，往往需要用2只甚至3只電感器串聯(lián)起來，作為扼流器件使用。例如，目前市場銷量較大的“T5/28W電子支架”燈，燈管徑小而功率大，雖說燈電流不大，但燈管兩端的電壓高，加上其通常工作在35kHz的高頻狀態(tài)下，這樣勢必需要提高驅動電路中電感器的匝間耐壓，才可使得整燈能夠長期穩(wěn)定地工作。使用匝間耐壓高的電感器勢必會提高成本，而且安裝空間的限制也會成為問題。解決此問題目前的做法是采用兩只EE-13或EE-16電感器串聯(lián)，這樣可降低些成本，同時可解決安裝空間問題。但上述的做法也存在著一些問題：①由于采用多個電感器串聯(lián)，必然要使用多付磁心，多個線圈骨架，浪費了鐵氧體磁材和制造線圈骨架的電木材料；②由于采用的磁心是EE型，磁路氣隙設置于線圈中部，而擴散磁通集中存在于磁路氣隙附近，加大了擴散磁通對線圈影響，其結果是浪費銅材；③也是由于采用多個電感器串聯(lián)，在整燈的制造中必然會增加插裝加工成本，浪費錫等焊接材料。
2 UUI集成電感器——EEI型電感器
UUI新型電感器與性能相若的EE型電感器相比，具有省銅、省電、省磁性材料、品質因數(shù)高、自身損耗小、溫升低和成本低等優(yōu)點。尤其在市場銅價居高不下的情況下，UUI新型電感器所具有的省銅和低成本的優(yōu)點，更是受到各方客戶的青睞，越來越多的廠家將其應用于節(jié)能燈上。UUI型電感器作為一種新型基礎電子元器件，在上市短短兩年內，已被市場所接受并逐漸成為一種趨勢。鑒于UUI型電感器的上述優(yōu)點與市場趨勢，可否將UUI型電感器用于T4與T5型節(jié)能燈上，成為我們思考的問題。我們?yōu)榇俗龀隽伺?，并取得了一些成果。下面將我們的思考、做法以及所取得的成果介紹一下，以饗讀者！
我們是將兩個、三個甚至于多個U字形磁心組合集成在一起，形成邊柱磁體，同時加長I字形磁體作為中柱磁體，將兩個或多個邊柱磁體與一個中柱磁體組合在一起形成UUI集成電感器所需要的磁心（如圖1所示）。將兩個或多個UUI型電感器的骨架連接在一起并在相鄰的兩個線圈擋板的頂部中間位置設置凹槽，形成UUI集成電感器所需要的骨架（如圖2所示）。在骨架的繞線空間上纏繞線圈，相鄰兩組線圈的纏繞方向相反，并將各線圈首尾依次串接在一起（實際纏繞線圈時，只是同一條銅線依次纏繞各線圈），再將磁心裝配到骨架上，在磁心外圍包扎絕緣膠帶使之緊密牢固，zui后通過絕緣工藝處理制作出UUI集成電感器。也可以這樣理解，它等同于加寬的EE型電感器（如圖3所示）的平分切割，平移再組合成UUI集成電感器（如圖4所示）。
從圖4中我們不難看出,一個UUI集成電感器可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的兩個或多個EE型電感器。這種設計的優(yōu)點在于：①多組線圈串聯(lián)在一起，由于串聯(lián)分壓的原因，可有效地降低對線圈匝間耐壓的要求；②能夠滿足安裝空間有限的電子電器使用電感器的需求，如T4和T5型節(jié)能燈；③降低整燈的插裝費用并可節(jié)省錫等焊接材料的用量；④它同時具有UUI型電感器的省銅、省電、省磁性材料、高Q值、低成本等優(yōu)點（UUI型電感器的具體優(yōu)點可參閱《UUI型電子變壓器的優(yōu)勢》一文，作者王照樑）。
我們還可以根據(jù)需要，依據(jù)上述的原理，設計出可以應用于不同場合的UUI集成電感器，如扁平超薄的、小型化的、大功率的等等。這里我們列舉兩款這類的UUI集成電感器（如圖5和圖6所示），供讀者參考?；谶@種設計方案而產(chǎn)生的產(chǎn)品——UUI集成電感器，能否經(jīng)受得住使用實踐的檢驗呢？還請留意如下的使用效果。
3 UUI集成電感器的使用效果
以我司客戶“三和照明”的一款T5/28W支架燈為例。該燈原設計使用的是兩只EE13電感器，我們在該燈上改用UUI集成電感器進行對比實驗：
（1） 電感器的參數(shù)
表 1 EE-13和EEI-27電感器相關參數(shù)表
序號 電感型號 EE-13電感 EEI-27新型電感
1 標稱電感量 1.75mH 3.5mH
2 繞組線徑 Φ0.23mm Φ0.12 mm×3P
3 氣隙量GAP 0.60mm 0.60mm
4 一支T5支架 需要插兩只電感器 只需一只電感器
表1顯示，該客戶的T5/28W型燈，要做到其線路和燈管相互匹配，電感器的電感量需要達到3.5mH，因此在該燈上需要用兩只EE-13電感器，即兩個1.75mH相加才能得到3.5mH的電感量，以使其能夠滿足線路和燈管的匹配要求。
（2） 電感器的用銅量對比
表 2 EE-13和EEI-27電感器用銅量比較表
序號 電感型號 EE-13電感 EEI-27新型電感
1 銅重（克） 2.1*2 3.0
2 省銅比例% - 28.57%
（2） 電感器的用銅量對比
表 2 EE-13和EEI-27電感器用銅量比較表
序號 電感型號 EE-13電感 EEI-27新型電感
1 銅重（克） 2.1*2 3.0
2 省銅比例% - 28.57%
從表2中可以看出，EE-13的線圈繞組用銅量為2.1克，兩只EE-13電感器共用銅4.2克；EEI-27線圈繞組用銅3.0克，省銅1.2克，省銅比例為28.57%。
（3） 電感器繞組電阻比較
表 3 EE-13和EEI-27電感器繞組電阻比較表
序號 電感型號 EE-13電感 EEI-27新型電感
1 繞組線圈匝數(shù) 178*2=356 TS
（兩只的和） 324TS
2 繞組電阻DCR 4.1Ω（兩只的和） 4.6Ω
3 繞組電阻
ACRat40kHZ 6.5Ω（兩只的和）
40KC 5.3Ω
4 繞組匝數(shù)差別 EEI-27新型電感繞組匝數(shù)減少32TS
（3） 電感器繞組電阻比較
表 3 EE-13和EEI-27電感器繞組電阻比較表
序號 電感型號 EE-13電感 EEI-27新型電感
1 繞組線圈匝數(shù) 178*2=356 TS
（兩只的和） 324TS
2 繞組電阻DCR 4.1Ω（兩只的和） 4.6Ω
3 繞組電阻
ACRat40kHZ 6.5Ω（兩只的和）
40KC 5.3Ω
4 繞組匝數(shù)差別 EEI-27新型電感繞組匝數(shù)減少32TS
從表3可以看到EEI-27電感器繞組的DCR高了0.5Ω，但因為T5型燈是工作在高頻交流的狀態(tài)下，所以起主要影響作用的應看繞組電阻ACR，而EEI-27新型電感的繞組的ACR減少了1.2Ω，因此其無功功率必然下降。
（4） 電感器的Q值比較
從表4的數(shù)據(jù)我們可以清楚的看到，新型EEI-27電感器的Q值要比傳統(tǒng)的EE-13電感器高，節(jié)能燈工作在40kHz時Q值提高21.94%，頻率如果再提高其Q值還會進一步提高；而使用EE-13的電感器如果頻率再提高，那么它的Q值則反而會下降。
大家知道節(jié)能燈電感器在工作時，不可避免會產(chǎn)生一定的熱量，它發(fā)熱量的大小除與磁心功耗大小有關外，還與電感器的Q值有密切的關系，所以電感器Q值的高低關系到電感器自身工作效率問題，電感器Q值越率會越高，效率越高電感的溫升會越低。換句話說，電感器Q值的高低直接標志著電感器自身損耗的大小，同時它又是衡量電感器優(yōu)劣的重要標志之一。由上述分析可見，新型EEI-27電感器要優(yōu)于傳統(tǒng)的EE-13電感器。
4 UUI集成電感器的使用成本分析與市場前景
“T5/28W電子支架”燈采用兩只EE-13或EE-16電感器，一般會有8個引腳，而采用UUI集成電感器可減少4個引腳，在減少引腳的同時節(jié)省了錫等焊接材料；有些客戶為了使產(chǎn)品做得更薄，采用在電路板上開兩個EE-13或EE-16電感器的安裝孔，再使用人工將電感器臥放安裝上去，增加了人工費用和焊錫成本，同時也使作業(yè)效率變低、電路板的制造成本升高。
表5的分析和對比，可以看出新型的UUI集成電感器在電性能上，除*具備有UUI電感器的所有優(yōu)點外，同時還具有：在插件作業(yè)時能夠大幅提高工作效率、節(jié)省插件所需的時間、在很大程度上節(jié)省了一部分插件工資、在同等單位時間內大大提高插件的產(chǎn)能，縮短產(chǎn)品的制造周期。
銅礦產(chǎn)是資源稀缺的有色金屬，也是我國重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，就目前和未來我國銅消費的發(fā)展趨勢而言，我國銅資源滿足不了其消費的zui低需求，必須大量進口銅金屬及銅礦產(chǎn)品。銅礦又是資源，世界產(chǎn)銅大國也清楚地意識到這一點，并且正在積極采取一些保護資源流失的措施，因此預計在未來銅材的價格還將會再度攀升，根據(jù)業(yè)內的專家人士分析，估計大約在2012年的時候，銅價每噸可能會突破9.0-10.0萬元。銅材是電感器的主要材料之一，銅價的攀升勢必引起電感器件價格的大幅上漲。因而我司研發(fā)的UUI集成電感器，以其省銅、省電、省磁性材料、高Q值、安裝空間小、低成本等優(yōu)點得到了廈門通士達有限公司、寧波啟明電子科技有限公司、廣東美的電器有限公司、歐普照明有限公司、廣東東松三雄電器有限公司、中山市米拉其照明電器廠、三和電器有限公司等客戶青睞。目前，EEI-27、EEI-32等型號的UUI集成電感器已開始批量生產(chǎn)，投放市場后得到了廣大客戶的好評和贊譽，品牌客戶的新訂單及資源性產(chǎn)品（如銅材、鐵氧體等材料）價格的持續(xù)上揚，我們*可以預期UUI集成電感器美好的市場前景！
（4） 電感器的Q值比較
從表4的數(shù)據(jù)我們可以清楚的看到，新型EEI-27電感器的Q值要比傳統(tǒng)的EE-13電感器高，節(jié)能燈工作在40kHz時Q值提高21.94%，頻率如果再提高其Q值還會進一步提高；而使用EE-13的電感器如果頻率再提高，那么它的Q值則反而會下降。
大家知道節(jié)能燈電感器在工作時，不可避免會產(chǎn)生一定的熱量，它發(fā)熱量的大小除與磁心功耗大小有關外，還與電感器的Q值有密切的關系，所以電感器Q值的高低關系到電感器自身工作效率問題，電感器Q值越率會越高，效率越高電感的溫升會越低。換句話說，電感器Q值的高低直接標志著電感器自身損耗的大小，同時它又是衡量電感器優(yōu)劣的重要標志之一。由上述分析可見，新型EEI-27電感器要優(yōu)于傳統(tǒng)的EE-13電感器。
4 UUI集成電感器的使用成本分析與市場前景
“T5/28W電子支架”燈采用兩只EE-13或EE-16電感器，一般會有8個引腳，而采用UUI集成電感器可減少4個引腳，在減少引腳的同時節(jié)省了錫等焊接材料；有些客戶為了使產(chǎn)品做得更薄，采用在電路板上開兩個EE-13或EE-16電感器的安裝孔，再使用人工將電感器臥放安裝上去，增加了人工費用和焊錫成本，同時也使作業(yè)效率變低、電路板的制造成本升高。
表5的分析和對比，可以看出新型的UUI集成電感器在電性能上，除*具備有UUI電感器的所有優(yōu)點外，同時還具有：在插件作業(yè)時能夠大幅提高工作效率、節(jié)省插件所需的時間、在很大程度上節(jié)省了一部分插件工資、在同等單位時間內大大提高插件的產(chǎn)能，縮短產(chǎn)品的制造周期。
銅礦產(chǎn)是資源稀缺的有色金屬，也是我國重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，就目前和未來我國銅消費的發(fā)展趨勢而言，我國銅資源滿足不了其消費的zui低需求，必須大量進口銅金屬及銅礦產(chǎn)品。銅礦又是資源，世界產(chǎn)銅大國也清楚地意識到這一點，并且正在積極采取一些保護資源流失的措施，因此預計在未來銅材的價格還將會再度攀升，根據(jù)業(yè)內的專家人士分析，估計大約在2012年的時候，銅價每噸可能會突破9.0-10.0萬元。銅材是電感器的主要材料之一，銅價的攀升勢必引起電感器件價格的大幅上漲。因而我司研發(fā)的UUI集成電感器，以其省銅、省電、省磁性材料、高Q值、安裝空間小、低成本等優(yōu)點得到了廈門通士達有限公司、寧波啟明電子科技有限公司、廣東美的電器有限公司、歐普照明有限公司、廣東東松三雄電器有限公司、中山市米拉其照明電器廠、三和電器有限公司等客戶青睞。目前，EEI-27、EEI-32等型號的UUI集成電感器已開始批量生產(chǎn)，投放市場后得到了廣大客戶的好評和贊譽，品牌客戶的新訂單及資源性產(chǎn)品（如銅材、鐵氧體等材料）價格的持續(xù)上揚，我們*可以預期UUI集成電感器美好的市場前景！
