전자 기술이 계속 발전함에 따라 소형화 및 고효율 특성을 가진 인덕터가 다양한 전자 장치에서 더욱 널리 사용되고 있습니다. 그 중에서도 하부 전극 성형 전원 인덕터는 컴팩트한 구조와 높은 신뢰성, 우수한 성능 덕분에 고밀도, 고주파 전자 시스템에서 선호되는 부품으로 자리 잡았습니다. 이 제품은 전통적인 와이어 권선 인덕터보다 종합적인 성능이 뛰어나며, 특히 소형화, 높은 신뢰성, 낮은 EMI를 추구하는 응용 분야에서 두각을 나타냅니다. 본 문서에서는 하부 전극 성형 인덕터의 장점과 제품 선택 방법에 대해 상세히 설명함으로써 전원 설계 엔지니어들에게 참고 자료를 제공하고자 합니다.
1- 하부 전극 성형 인덕터의 장점
성형 인덕터는 L형 전극을 사용하는 유형과 바닥 전극을 사용하는 유형의 두 가지로 나뉩니다. 바닥 전극 방식의 성형 파워 인덕터는 새로운 성형 공정을 활용하며, 코일과 자기심을 하나의 유닛으로 일체화하고 전극을 하부에 배치함으로써 높은 수준의 집적도와 성능 최적화를 실현합니다.
그림 1. 바닥 전극 방식 성형 파워 인덕터 구조
바닥 전극 방식 성형 파워 인덕터의 장점은 주로 다음 몇 가지 측면에서 나타납니다.
◾ 소형화 및 고밀도 집적: PCB 면적을 줄이고 부착 밀도를 높일 수 있습니다. 기존 와이어 권선 인덕터와 비교했을 때 바닥 전극 방식 성형 파워 인덕터는 더 작은 부피를 가지며, 공간 제약이 큰 휴대용 기기 및 고밀도 전원 모듈에 특히 적합합니다.
◾ 낮은 직류 저항(DCR): 코일 권선 방식과 전극 설계를 최적화함으로써 인덕터가 더 낮은 DCR을 달성할 수 있어, 전력 손실을 줄이고 변환 효율을 향상시킵니다(특히 저전압, 고전류 상황에서 뛰어납니다).
◾ 높은 신뢰성: 코일 끝단이 T코어 분말과 함께 굽혀지고 압축 성형되어 견고한 하부 전극을 형성합니다. 이를 통해 납땜 패드의 강도가 증가하며 추가적인 용접 단자가 필요하지 않게 되어 개방 회로의 위험이 제거되고 제품의 신뢰성이 향상됩니다.
하부 전극 타입은 혁신적인 성형 전원 인덕터 기술로서 제품 구조, 전기적 성능 및 응용 분야에서 큰 이점을 제공합니다. 자동차 DC-DC 컨버터, ADAS 시스템, 전원 모듈, 고주파 스위칭 전원 공급 장치, 모터 드라이브, 태양광 인버터 및 통신 장비 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있습니다.
2- 하부 전극 성형 전원 인덕터 선택 가이드
Codaca 고객의 다양한 응용 분야에 맞추어 서로 다른 특성을 지닌 인덕터를 개발하였습니다. 고객이 가장 적합한 전력 인덕터를 선택하는 데 도움을 주기 위해, 아래는 Codaca의 산업용 등급 하부 전극 성형 인덕터 대표 모델인 CSEG, CSEC, CSEB 및 CSEB-H의 전기적 특성 비교입니다.
2.1 CSEG : 초저항(DCR), 저주파 영역에서 최저 손실
◾ 자기 차폐 구조: 전자기 간섭(EMI)에 강한 내구성.
◾ 성형 구조: 초저소음(초정숙).
◾ 부드러운 포화 특성: 높은 피크 전류까지 견딤.
◾ 초저항(DCR): 최고의 Irms(온도 상승 전류).
◾ 저주파 영역(700kHz 이하)에서 가장 낮은 전력 손실 달성.
◾ 슬림 디자인: 공간 절약, 고밀도 실장에 적합.
◾ 작동 온도 범위: -40°C ~ +125°C(코일 자체 발열 포함).
2.2 CSEC : 높은 포화 전류, 고주파 영역에서 최저 손실
◾ 자기 차폐 구조: 전자기 간섭(EMI)에 강한 내성.
◾ 성형 구조: 초저소음(초정숙).
◾ 초고 Isat(포화 전류).
◾ 부드러운 포화 특성: 더 높은 피크 전류까지 견딤.
◾ 고주파 영역(700kHz ~ 3MHz)에서 가장 낮은 전력 손실 달성.
◾ 슬림 디자인: 공간 절약, 고밀도 실장에 적합.
◾ 작동 온도 범위: -40°C ~ +125°C(코일 자체 발열 포함).
2.3 CSEB : 다양한 제품 크기 및 모델 구성
◾ 자기 차폐 구조: 전자기 간섭(EMI)에 강한 내성.
◾ 성형 구조: 초저소음(초정숙).
◾ 다양한 크기와 인덕턴스 값 제공(최대 크기 1510).
◾ 부드러운 포화 특성: 높은 피크 전류까지 견딤.
◾ 슬림 디자인: 공간 절약, 고밀도 실장에 적합.
◾ 표준 제품은 AEC-Q200 규격을 준수함.
◾ 작동 온도 범위: -40°C ~ +125°C(코일 자체 발열 포함).
2.4 CSEB-H : 낮은 DCR 및 높은 온도 상승 전류
◾ 자기 차폐 구조: 전자기 간섭(EMI)에 강한 내성.
◾ 성형 구조: 초저소음(초정숙).
◾ 낮은 DCR.
◾ 높은 Irms(온도 상승 전류).
◾ 부드러운 포화 특성: 높은 피크 전류까지 견딤.
◾ 슬림 디자인: 공간 절약, 고밀도 실장에 적합.
◾ 표준 제품은 AEC-Q200 규격을 준수함.
◾ 작동 온도 범위: -40°C ~ +125°C(코일 자체 발열 포함).
2.5 성능 매개변수 비교
위에서 언급한 고효율 몰드 전력 인덕터의 네 가지 시리즈는 Codaca가 독자적으로 개발 및 설계한 제품입니다. 모든 시리즈는 높은 신뢰성과 자기 차폐 구조를 특징으로 하지만, 각 시리즈는 고유한 성능상의 장점을 가지고 있습니다.
표 1. 다양한 몰드 인덕터 사양의 성능 요약
가장 쉬운 선택 방법은 Codaca 공식 웹사이트의 "파워 인덕터 파인더" 및 "파워 인덕터 손실 비교" 도구를 사용하는 것입니다. 시스템은 사용자가 입력한 동작 조건(전류, 리플, 온도, 동작 주파수 등)에 따라 각각의 성능을 제시해 줍니다.
◾Isat 포화 전류 비교
유도값 4.7 μH를 예로 들어, 동일한 크기이지만 서로 다른 시리즈의 제품들을 비교합니다.
CSEG, CSEB-H 및 CSEB 대비 CSEC 시리즈는 더 높은 포화 전류 능력을 제공하므로, 높은 피크 전류 허용이 요구되는 응용 분야에 이상적인 선택입니다.
그림 2. 다양한 몰드 인덕터 사양의 인덕턴스 대 포화 전류 곡선 비교
◾ Irms (온도 상승 전류) 비교
4.7µH 인덕턴스 값을 예로 들어, 서로 다른 시리즈에서 동일한 크기의 제품을 비교합니다.
표 2. 다양한 몰드 인덕터 사양의 특성 파라미터 비교표
위의 비교 표에서 볼 수 있듯이, 초저 DCR 외에도 CSEG 시리즈는 CSEC, CSEB-H 및 CSEB 시리즈보다 약 40% 높은 온도 상승 전류를 가지며, 동일한 작동 조건에서 더 낮은 온도로 작동할 수 있습니다.
그림 3. 일체형 몰드 인덕터의 다양한 사양에 대한 온도 상승 전류 곡선 비교
◾ 전력 손실 비교
4.7µH 인덕턴스 값을 예로 들어, 각 시리즈의 손실 특성을 표준 루프 테스트를 사용하여 측정하였습니다.
테스트 조건: 전류 = 10.5A, 리플 = 40%, 주파수 범위 = 100-3000 kHz, B = 3mT.
그림 4. 다양한 성형 인덕터 모델의 전력 손실 비교
위 곡선 분석에 따르면, CSEG 시리즈는 700kHz 이하에서 가장 낮은 총 손실을 가지며, CSEC 시리즈는 700kHz 이상에서 가장 낮은 손실을 갖는다. CSEB 및 CSEB-H 시리즈는 중간 수준의 손실을 가진다.
3- 추가 제품 시리즈
상기 비교는 산업용 등급 하부 전극 성형 인덕터의 주요 특성에 초점을 맞추고 있다. 자동차 전자 응용 분야를 위해 코다카(Codaca)는 VSEB 및 VSEB-H 시리즈와 같은 몇 가지 대응하는 자동차용 등급 성형 인덕터 제품 모델을 개발하였다.
그림 5. 코다카 자동차용 등급 성형 인덕터 (빨간색 원 안에 강조 표시)
코다카의 자동차 등급 하부 전극 성형 전력 인덕터는 저손실 합금 분말 코어 소재와 개선된 성형 공정을 사용하여 낮은 손실, 고효율 및 넓은 응용 주파수 범위를 특징으로 합니다. 소형 설계로 공간을 절약하며 고밀도 실장에 적합합니다. 모든 제품은 AEC-Q200 표준을 준수하며, 작동 온도 범위는 -55°C에서 +165°C까지 가능(코일 자체 발열 포함)하여 자동차 전자기기의 복잡한 응용 환경에 적응할 수 있습니다.
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