EN
Snelle koppelingen
Naarmate de elektronicatechnologie blijft vooruitgaan, worden kleine en hoogwaardige spoelen steeds vaker gebruikt in diverse elektronische apparaten. Daarbij is de onderkant-elektrode gevormde vermogenspoel, dankzij haar compacte structuur, hoge betrouwbaarheid en uitstekende prestaties, uitgegroeid tot een favoriet component voor hoogdichte, hoogfrequente elektronische systemen. Haar algehele prestaties zijn beter dan die van traditionele gewikkelde spoelen, met name in toepassingen waar miniaturisering, hoge betrouwbaarheid en lage EMI worden nagestreefd. In dit artikel wordt uitgebreid ingegaan op de voordelen en productselectie van onderkant-elektrode gevormde spoelen, met als doel een richtlijn te bieden voor ontwerpers van voedingssystemen.
1- Voordelen van Onderkant-Elektrode Gevormde Spoelen
Geëxtrudeerde inductoren komen in twee typen voor: een type met L-vormige elektroden en een ander type met onderkantelektroden. De geëxtrudeerde vermogensinductor met onderkantelektrode maakt gebruik van een nieuw spuitgietproces, gekenmerkt door het volledig inbedden van de spoel en de magnetische kern in één eenheid, waarbij de elektroden aan de onderzijde worden aangebracht, wat leidt tot een hogere integratie en prestatieoptimalisatie.
Figuur 1. Structuur van geëxtrudeerde vermogensinductor met onderkantelektrode
De voordelen van de geëxtrudeerde vermogensinductor met onderkantelektrode komen vooral tot uiting in de volgende aspecten:
◾ Miniaturisering en hoge dichtheidsintegratie: dit vermindert de benodigde oppervlakte op de printplaat en verhoogt de montage-dichtheid. In vergelijking met traditionele gewikkelde inductoren hebben geëxtrudeerde vermogensinductoren met onderkantelektrode een kleiner volume, waardoor ze bij uitstek geschikt zijn voor toepassing in draagbare apparaten met beperkte ruimte en in hooggeïntegreerde voedingmodules.
◾ Lage gelijkstroomweerstand (DCR): Door de wikkelmethode van de spoel en het elektrodeontwerp te optimaliseren, kan de spoel een lagere DCR bereiken, waardoor vermogensverlies wordt verlaagd en de omzettingsefficiëntie verbetert (met name uitstekend in laagspanning, hoogstroomsituaties).
◾ Hoge betrouwbaarheid: Het uiteinde van de spoel is gebogen en onder druk gemold met het T-kernpoeder om een solide bodemelektrode te vormen. Dit verhoogt de soldeerpadaansluitsterkte en elimineert de noodzaak van extra gelaste aansluitingen, waardoor het risico op onderbrekingen wordt weggenomen en de productbetrouwbaarheid wordt verbeterd.
Als een innovatieve gemoldde vermogensspoeltechnologie biedt het type met bodemelektrode duidelijke voordelen qua productstructuur, elektrische prestaties en toepassing. Het wordt veel gebruikt in toepassingen zoals automotive DC-DC-converters, ADAS-systemen, vermogensmodules, hoogfrequente schakelende voedingen, motorsturingen, fotovoltaïsche omvormers en communicatieapparatuur.
2- Selectiegids voor gemoldde vermogensspoelen met bodemelektrode
Codaca heeft inductoren ontwikkeld met verschillende materiaalkenmerken om diverse klanttoepassingen te ondersteunen. Om klanten te helpen de meest geschikte vermogensinductor te kiezen, volgen hieronder representatieve modellen van industriële gemonteerde inductoren met onderaansluiting van Codaca — CSEG, CSEC, CSEB en CSEB-H — met een vergelijking van hun elektrische kenmerken.
2.1 CSEG : Ultra-lage DCR, laagste verlies in het laagfrequentiedomein
◾ Magnetische afschermming: Sterke weerstand tegen elektromagnetische interferentie (EMI).
◾ Gemouleerde constructie: Zeer weinig akoestisch geluid.
◾ Zachte verzadigingskarakteristiek: Bestand tegen hoge piekstromen.
◾ Ultra-lage DCR: Hoogste Irms (temperatuurstijgingstroom).
◾ Bereikt het laagste vermogensverlies in het laagfrequentiedomein (beneden 700 kHz).
◾ Slank ontwerp: Bespaart ruimte, geschikt voor montage met hoge dichtheid.
◾ Bedrijfstemperatuur: -40°C tot +125°C (inclusief zelfverwarming van de spoel).
2.2 CSEC : Hoge verzadigingsstroom, laagste verlies in het hoogfrequentiedomein
◾ Magnetische afschermming: Sterke weerstand tegen EMI.
◾ Gemouleerde constructie: Zeer weinig akoestisch geluid.
◾ Ultra-hoge Isat (verzadigingsstroom).
◾ Zachte verzadigingskarakteristiek: Kan hogere piekstromen weerstaan.
◾ Bereikt het laagste vermogensverlies in het hoogfrequentbereik (700 kHz tot 3 MHz).
◾ Slank ontwerp: Bespaart ruimte, geschikt voor montage met hoge dichtheid.
◾ Bedrijfstemperatuur: -40°C tot +125°C (inclusief zelfverwarming van de spoel).
2.3 CSEB : Uitgebreid assortiment productafmetingen en modellen
◾ Magnetische afschermming: Sterke weerstand tegen EMI.
◾ Gemouleerde constructie: Zeer weinig akoestisch geluid.
◾ Groot aantal afmetingen en inductiewaarden (maximale afmeting 1510).
◾ Zachte verzadigingskarakteristiek: Bestand tegen hoge piekstromen.
◾ Slank ontwerp: Bespaart ruimte, geschikt voor montage met hoge dichtheid.
◾ Standaardproduct is AEC-Q200-compliant.
◾ Bedrijfstemperatuur: -40°C tot +125°C (inclusief zelfverwarming van de spoel).
2.4 CSEB-H : Lage DCR en hoge stroom door temperatuurstijging
◾ Magnetische afschermming: Sterke weerstand tegen EMI.
◾ Gemouleerde constructie: Zeer weinig akoestisch geluid.
◾ Lage DCR.
◾ Hoge Irms (stroom door temperatuurstijging).
◾ Zachte verzadigingskarakteristiek: Bestand tegen hoge piekstromen.
◾ Slank ontwerp: Bespaart ruimte, geschikt voor montage met hoge dichtheid.
◾ Standaardproduct is AEC-Q200-compliant.
◾ Bedrijfstemperatuur: -40°C tot +125°C (inclusief zelfverwarming van de spoel).
2.5 Vergelijking van Prestatieparameters
De vier series hoogwaardige geperste vermogensspoelen die hierboven worden genoemd, zijn onafhankelijk ontwikkeld en ontworpen door Codaca. Alle series kenmerken zich door hoge betrouwbaarheid en een magnetische afscherminstructuur, maar elke serie heeft zijn eigen unieke prestatievoordelen.
Tabel 1. Prestatieoverzicht van diverse specificaties voor geperste spoelen
De eenvoudigste selectiemethode is het gebruik van de tools "Power Inductor Finder" en "Power Inductor Loss Comparison" op de officiële website van Codaca. Het systeem toont de prestaties van elk component op basis van de door u ingevoerde bedrijfsomstandigheden (stroom, rimpel, temperatuur, schakelfrequentie, enz.).
◾Vergelijking van Isat Verzadigingsstroom
Als voorbeeld wordt een inductiewaarde van 4,7 μH genomen, waarbij producten van dezelfde afmeting maar uit verschillende series met elkaar worden vergeleken.
In vergelijking met CSEG, CSEB-H en CSEB biedt de CSEC-serie een hogere verzadigingsstroomcapaciteit, waardoor het de ideale keuze is voor toepassingen die een hoge piekstroomtolerantie vereisen.
Figuur 2. Vergelijking van de inductantie versus verzadigingsstroomcurve voor verschillende gemoduleerde spoel specificaties
◾ Vergelijking van Irms (temperatuurstijgingsstroom)
Als voorbeeld nemen we een inductiewaarde van 4,7 µH en vergelijken we producten van dezelfde afmeting uit verschillende series.
Tabel 2. Vergelijkingstabel van karakteristieke parameters voor verschillende gemoduleerde spoel specificaties
Uit de bovenstaande vergelijkingstabel blijkt dat, naast de uiterst lage DCR, de CSEG-serie een temperatuurstijgingsstroom heeft die ongeveer 40% hoger is dan die van de CSEC-, CSEB-H- en CSEB-serie, waardoor deze onder dezelfde werkomstandigheden bij een lagere temperatuur kan werken.
Figuur 3. Vergelijking van temperatuurstijgingsstroomcurves voor diverse specificaties van geïntegreerde gemoduleerde spoelen
◾ Vermogensverliesvergelijking
Als voorbeeld nemen we een inductiewaarde van 4,7 µH; de verlieskarakteristieken van elke serie zijn getest met een standaard lus-test.
Testomstandigheden: Stroom = 10,5 A, Rimpel = 40%, Frequentiebereik = 100-3000 kHz, B = 3 mT.
Figuur 4. Vergelijking van vermogensverlies van verschillende geëmailleerde inductormodellen
Op basis van de bovenstaande kromme-analyse heeft de CSEG-serie het laagste totale verlies onder de 700 kHz. De CSEC-serie heeft het laagste verlies boven de 700 kHz. De CSEB- en CSEB-H-serie hebben matige verliezen.
3- Aanvullende productseries
De bovenstaande vergelijking richt zich op de belangrijkste kenmerken van industriële geëmailleerde inductoren met elektrode aan de onderzijde. Voor toepassingen in de auto-elektronica heeft Codaca verschillende overeenkomstige geëmailleerde inductormodellen in automobielkwaliteit ontwikkeld, zoals de VSEB- en VSEB-H-serie.
Figuur 5. Codaca geëmailleerde inductoren in automobielkwaliteit (gemarkeerd met een rode cirkel)
De automotive kwaliteit bottom-electrode ge-moldeerde vermogensinductoren van Codaca gebruiken een kernmateriaal van lage-verliezen legeringspoeder en een verbeterd moldeproces, wat zorgt voor weinig verlies, hoge efficiëntie en een breed toepassingsfrequentiebereik. Het compacte ontwerp bespaart ruimte en is geschikt voor montage met hoge dichtheid. Alle producten voldoen aan de AEC-Q200-standaard. Het bedrijfstemperatuurbereik kan variëren van -55°C tot +165°C (inclusief zelfverhitting van de spoel), waardoor ze zich aanpassen aan de complexe toepassingsomgevingen van autotechniek.