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À medida que a tecnologia eletrônica continua avançando, indutores de pequeno tamanho e alto desempenho estão sendo cada vez mais utilizados em diversos dispositivos eletrônicos. Dentre eles, o indutor de potência moldado com eletrodo inferior, com sua estrutura compacta, alta confiabilidade e excelente desempenho, tornou-se um componente preferencial para sistemas eletrônicos de alta densidade e alta frequência. Seu desempenho geral é superior ao dos indutores tradicionais de fio enrolado, especialmente em aplicações que buscam miniaturização, alta confiabilidade e baixa EMI. Este artigo detalhará as vantagens e a seleção de produtos de indutores moldados com eletrodo inferior, com o objetivo de fornecer uma referência para engenheiros de projetos de energia.
1- Vantagens dos Indutores Moldados com Eletrodo Inferior
Os indutores moldados vêm em dois tipos: um utilizando eletrodos do tipo L e o outro utilizando eletrodos na base. O indutor de potência moldado com eletrodo na base utiliza um novo processo de moldagem, caracterizado pelo encapsulamento da bobina e do núcleo magnético em uma única unidade e pela colocação dos eletrodos na parte inferior, alcançando assim uma maior integração e otimização de desempenho.
Figura 1. Estrutura do indutor de potência moldado com eletrodo na base
As vantagens do indutor de potência moldado com eletrodo na base são principalmente refletidas nos seguintes aspectos:
◾ Miniaturização e Integração de Alta Densidade: Pode reduzir a área ocupada no PCB e aumentar a densidade de montagem. Em comparação com os indutores tradicionais de fio enrolado, os indutores de potência moldados com eletrodo na base têm um volume menor, tornando-os particularmente adequados para dispositivos portáteis com restrições de espaço e módulos de potência de alta densidade.
◾ Baixa Resistência CC (DCR): Ao otimizar o método de enrolamento da bobina e o design do eletrodo, o indutor pode atingir um DCR mais baixo, reduzindo assim as perdas de potência e melhorando a eficiência de conversão (especialmente notável em cenários de baixa tensão e alta corrente).
◾ Alta Confiabilidade: A extremidade da bobina é dobrada e moldada sob pressão com o pó do núcleo em T, formando um eletrodo inferior sólido. Isso aumenta a resistência da pastilha de solda e elimina a necessidade de terminais soldados adicionais, removendo o risco de circuitos abertos e aumentando a confiabilidade do produto.
Como uma tecnologia inovadora de indutor de potência moldado, o tipo com eletrodo inferior oferece vantagens significativas na estrutura do produto, desempenho elétrico e aplicação. É amplamente utilizado em áreas como conversores CC-CC automotivos, sistemas ADAS, módulos de potência, fontes de alimentação de comutação de alta frequência, acionamentos de motores, inversores fotovoltaicos e equipamentos de comunicação.
2- Guia de Seleção para Indutores de Potência Moldados com Eletrodo Inferior
Codaca desenvolveu indutores com diferentes características de materiais para atender a diversas aplicações dos clientes. Para ajudar os clientes a selecionar o indutor de potência mais adequado, abaixo estão modelos representativos dos indutores moldados industriais com eletrodo inferior da Codaca — CSEG, CSEC, CSEB e CSEB-H — com uma comparação de suas características elétricas.
2.1 CSEG : DCR Ultra-Baixo, Menor Perda na Faixa de Baixa Frequência
◾ Estrutura de Blindagem Magnética: Alta resistência à interferência eletromagnética (EMI).
◾ Construção Moldada: Ruído acústico ultra-baixo.
◾ Características de Saturação Suave: Suporta altas correntes de pico.
◾ DCR Ultra-Baixo: Maior Irms (corrente de elevação de temperatura).
◾ Oferece a menor perda de potência na faixa de baixa frequência (abaixo de 700 kHz).
◾ Design Fino: Economiza espaço, adequado para montagem de alta densidade.
◾ Temperatura de Operação: -40°C a +125°C (incluindo aquecimento próprio da bobina).
2.2 CSEC : Alta Corrente de Saturação, Menor Perda na Faixa de Alta Frequência
◾ Estrutura de Blindagem Magnética: Alta resistência a EMI.
◾ Construção Moldada: Ruído acústico ultra-baixo.
◾ Isat Ultra-Alta (Corrente de Saturação).
◾ Características de Saturação Suave: Suporta correntes de pico mais elevadas.
◾ Alcança a menor perda de potência na faixa de alta frequência (700 kHz a 3 MHz).
◾ Design Fino: Economiza espaço, adequado para montagem de alta densidade.
◾ Temperatura de Operação: -40°C a +125°C (incluindo aquecimento próprio da bobina).
2.3 CSEB : Amplia Gama de Tamanhos e Modelos de Produtos
◾ Estrutura de Blindagem Magnética: Alta resistência a EMI.
◾ Construção Moldada: Ruído acústico ultra-baixo.
◾ Grande variedade de tamanhos e valores de indutância (tamanho máximo 1510).
◾ Características de Saturação Suave: Suporta altas correntes de pico.
◾ Design Fino: Economiza espaço, adequado para montagem de alta densidade.
◾ O produto padrão é compatível com AEC-Q200.
◾ Temperatura de Operação: -40°C a +125°C (incluindo aquecimento próprio da bobina).
2.4 CSEB-H : Baixo DCR e Alta Corrente de Elevação de Temperatura
◾ Estrutura de Blindagem Magnética: Alta resistência a EMI.
◾ Construção Moldada: Ruído acústico ultra-baixo.
◾ Baixo DCR.
◾ Alta Irms (Corrente de Elevação de Temperatura).
◾ Características de Saturação Suave: Suporta altas correntes de pico.
◾ Design Fino: Economiza espaço, adequado para montagem de alta densidade.
◾ O produto padrão é compatível com AEC-Q200.
◾ Temperatura de Operação: -40°C a +125°C (incluindo aquecimento próprio da bobina).
2.5 Comparação de Parâmetros de Desempenho
As quatro séries de indutores moldados de alta performance mencionadas acima foram desenvolvidas e projetadas independentemente pela Codaca. Todas as séries possuem alta confiabilidade e estrutura com blindagem magnética, mas cada série apresenta vantagens de desempenho únicas.
Tabela 1. Resumo de Desempenho das Várias Especificações de Indutores Moldados
O método mais fácil de seleção é utilizar as ferramentas "Power Inductor Finder" e "Power Inductor Loss Comparison" no site oficial da Codaca. O sistema apresentará o desempenho de cada componente com base nas condições operacionais inseridas por você (corrente, ondulação, temperatura, frequência de operação, etc).
◾Comparação da Corrente de Saturação Isat
Tomando um valor de indutância de 4,7 μH como exemplo, são comparados produtos de mesmo tamanho, mas de séries diferentes.
Em comparação com as séries CSEG, CSEB-H e CSEB, a série CSEC oferece maior capacidade de corrente de saturação, tornando-se a escolha ideal para aplicações que exigem alta tolerância a correntes de pico.
Figura 2. Comparação da Curva de Indutância versus Corrente de Saturação para Várias Especificações de Indutores Moldados
◾ Comparação da Corrente Irms (Corrente de Elevação de Temperatura)
Tomando um valor de indutância de 4,7µH como exemplo, comparamos produtos de mesmo tamanho de diferentes séries.
Tabela 2. Tabela de Comparação de Parâmetros Característicos para Várias Especificações de Indutores Moldados
A partir da tabela de comparação acima, além de sua DCR ultra baixa, a série CSEG possui uma corrente de elevação de temperatura cerca de 40% maior do que as séries CSEC, CSEB-H e CSEB, permitindo que opere em temperatura mais baixa sob as mesmas condições de trabalho.
Figura 3. Comparação das curvas de corrente de elevação de temperatura para várias especificações de indutores moldados integrados
◾ Comparação de Perda de Potência
Tomando um valor de indutância de 4,7µH como exemplo, as características de perda de cada série foram testadas utilizando um teste de laço padrão.
Condições de Teste: Corrente = 10,5 A, Ripple = 40%, Faixa de Frequência = 100-3000 kHz, B = 3mT.
Figura 4. Comparação de Perda de Potência de Vários Modelos de Indutores Moldados
Com base na análise das curvas acima, a série CSEG apresenta a menor perda total abaixo de 700 kHz. A série CSEC possui a menor perda acima de 700 kHz. As séries CSEB e CSEB-H apresentam perdas moderadas.
3- Série Adicional de Produtos
A comparação acima enfoca as características principais dos indutores moldados industriais com eletrodo inferior. Para aplicações em eletrônicos automotivos, a Codaca desenvolveu diversos modelos correspondentes de indutores moldados automotivos, como as séries VSEB e VSEB-H.
Figura 5. Indutores Moldados Automotivos da Codaca (destacados pelo círculo vermelho)
Os indutores de potência moldados com eletrodo inferior automotivo da Codaca utilizam um material de núcleo de pó de liga de baixa perda e um processo moldado aprimorado, apresentando baixa perda, alta eficiência e uma ampla faixa de frequência de aplicação. Seu design compacto economiza espaço e é adequado para montagem de alta densidade. Todos os produtos estão em conformidade com o padrão AEC-Q200. A faixa de temperatura de operação pode variar de -55°C a +165°C (incluindo o aquecimento próprio da bobina), adaptando-se aos ambientes complexos de aplicação da eletrônica automotiva.