EN
Liên kết nhanh
Khi công nghệ điện tử tiếp tục phát triển, các cuộn cảm kích thước nhỏ và hiệu suất cao đang được sử dụng rộng rãi hơn trong nhiều thiết bị điện tử khác nhau. Trong số đó, cuộn cảm nguồn đúc có điện cực đáy với cấu trúc nhỏ gọn, độ tin cậy cao và hiệu suất vượt trội đã trở thành linh kiện được ưu tiên lựa chọn cho các hệ thống điện tử mật độ cao và tần số cao. Hiệu suất tổng thể của nó vượt trội hơn so với các cuộn cảm dây quấn truyền thống, đặc biệt trong các ứng dụng hướng tới thu nhỏ kích thước, độ tin cậy cao và EMI thấp. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết về những ưu điểm và cách lựa chọn sản phẩm cuộn cảm đúc có điện cực đáy, nhằm cung cấp tài liệu tham khảo cho các kỹ sư thiết kế nguồn.
1- Ưu điểm của Cuộn Cảm Đúc Có Điện Cực Đáy
Cuộn cảm đúc có hai loại: một loại sử dụng điện cực dạng L và loại còn lại sử dụng điện cực đáy. Cuộn cảm nguồn công suất đúc có điện cực đáy sử dụng quy trình đúc mới, đặc trưng bởi việc bao bọc cuộn dây và lõi từ thành một khối thống nhất và đặt các điện cực ở phía dưới, từ đó đạt được mức độ tích hợp cao hơn và tối ưu hóa hiệu suất.
Hình 1. Cấu trúc cuộn cảm nguồn công suất đúc có điện cực đáy
Ưu điểm của cuộn cảm nguồn công suất đúc có điện cực đáy chủ yếu thể hiện ở các khía cạnh sau:
◾ Thu nhỏ kích thước và tích hợp mật độ cao: Có thể giảm diện tích chiếm chỗ trên bo mạch in (PCB) và tăng mật độ lắp ráp. So với các cuộn cảm dây quấn truyền thống, cuộn cảm nguồn công suất đúc có điện cực đáy có thể tích nhỏ hơn, do đó rất phù hợp với các thiết bị di động hạn chế về không gian và các mô-đun nguồn mật độ cao.
◾ Điện trở một chiều thấp (DCR): Bằng cách tối ưu hóa phương pháp quấn cuộn dây và thiết kế điện cực, cuộn cảm có thể đạt được DCR thấp hơn, từ đó giảm tổn thất công suất và cải thiện hiệu suất chuyển đổi (đặc biệt nổi bật trong các tình huống điện áp thấp, dòng cao).
◾ Độ tin cậy cao: Đầu cuối của cuộn dây được uốn cong và ép khuôn cùng với bột lõi T để tạo thành điện cực đáy đặc chắc. Điều này tăng cường độ bền của miếng hàn và loại bỏ nhu cầu sử dụng đầu nối hàn phụ trợ, giúp loại bỏ nguy cơ đứt mạch và nâng cao độ tin cậy sản phẩm.
Là một công nghệ cuộn cảm nguồn đúc sáng tạo, loại điện cực đáy mang lại những ưu thế đáng kể về cấu trúc sản phẩm, hiệu suất điện và ứng dụng. Sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như bộ chuyển đổi DC-DC ô tô, hệ thống ADAS, module nguồn, nguồn switching tần số cao, điều khiển động cơ, inverter quang điện và thiết bị viễn thông.
2- Hướng dẫn chọn lựa cuộn cảm nguồn đúc loại điện cực đáy
Codaca đã phát triển các cuộn cảm với các đặc tính vật liệu khác nhau để phù hợp với nhiều ứng dụng của khách hàng. Để hỗ trợ khách hàng lựa chọn cuộn cảm công suất phù hợp nhất, dưới đây là các mẫu tiêu biểu của cuộn cảm đúc điện cực đáy công nghiệp Codaca—CSEG, CSEC, CSEB và CSEB-H—cùng bảng so sánh các đặc tính điện của chúng.
2.1 CSEG : DCR Siêu Thấp, Tổn Hao Thấp Nhất trong Dải Tần Số Thấp
◾ Cấu Trúc Che Từ: Khả năng chống nhiễu điện từ (EMI) mạnh.
◾ Kết Cấu Đúc: Độ ồn âm học cực thấp.
◾ Đặc Tính Bão Hòa Mềm: Chịu được dòng đỉnh cao.
◾ DCR Siêu Thấp: Irms Cao Nhất (dòng điện gây tăng nhiệt độ).
◾ Đạt tổn hao công suất thấp nhất trong dải tần số thấp (dưới 700 kHz).
◾ Thiết Kế Mỏng: Tiết kiệm không gian, phù hợp với lắp ráp mật độ cao.
◾ Nhiệt Độ Hoạt Động: -40°C đến +125°C (bao gồm cả tự làm nóng cuộn dây).
2.2 CSEC : Dòng Điện Bão Hòa Cao, Tổn Hao Thấp Nhất trong Dải Tần Số Cao
◾ Cấu trúc chắn từ tính: Khả năng chống nhiễu điện từ (EMI) mạnh.
◾ Kết Cấu Đúc: Độ ồn âm học cực thấp.
◾ Dòng bão hòa cực cao (Isat).
◾ Đặc tính bão hòa mềm: Chịu được dòng đỉnh cao hơn.
◾ Đạt tổn hao công suất thấp nhất trong dải tần số cao (700 kHz đến 3 MHz).
◾ Thiết Kế Mỏng: Tiết kiệm không gian, phù hợp với lắp ráp mật độ cao.
◾ Nhiệt Độ Hoạt Động: -40°C đến +125°C (bao gồm cả tự làm nóng cuộn dây).
2.3 CSEB : Phạm vi đa dạng về kích cỡ và mẫu sản phẩm
◾ Cấu trúc chắn từ tính: Khả năng chống nhiễu điện từ (EMI) mạnh.
◾ Kết Cấu Đúc: Độ ồn âm học cực thấp.
◾ Dải rộng về kích thước và giá trị điện cảm (kích thước tối đa 1510).
◾ Đặc Tính Bão Hòa Mềm: Chịu được dòng đỉnh cao.
◾ Thiết Kế Mỏng: Tiết kiệm không gian, phù hợp với lắp ráp mật độ cao.
◾ Sản phẩm tiêu chuẩn đáp ứng tiêu chuẩn AEC-Q200.
◾ Nhiệt Độ Hoạt Động: -40°C đến +125°C (bao gồm cả tự làm nóng cuộn dây).
2.4 CSEB-H : DCR thấp và Dòng chịu nhiệt độ tăng cao
◾ Cấu trúc chắn từ tính: Khả năng chống nhiễu điện từ (EMI) mạnh.
◾ Kết Cấu Đúc: Độ ồn âm học cực thấp.
◾ DCR thấp.
◾ Irms cao (Dòng chịu tăng nhiệt độ).
◾ Đặc Tính Bão Hòa Mềm: Chịu được dòng đỉnh cao.
◾ Thiết Kế Mỏng: Tiết kiệm không gian, phù hợp với lắp ráp mật độ cao.
◾ Sản phẩm tiêu chuẩn đáp ứng tiêu chuẩn AEC-Q200.
◾ Nhiệt Độ Hoạt Động: -40°C đến +125°C (bao gồm cả tự làm nóng cuộn dây).
2.5 So sánh Thông số Hiệu suất
Bốn dòng cuộn cảm nguồn đúc hiệu suất cao nêu trên do Codaca tự nghiên cứu và thiết kế. Tất cả các dòng đều có độ tin cậy cao và cấu trúc chắn từ, tuy nhiên mỗi dòng lại sở hữu những ưu điểm hiệu suất riêng biệt.
Bảng 1. Tóm tắt Hiệu suất của Các Thông số Cuộn cảm Đúc Khác nhau
Phương pháp lựa chọn đơn giản nhất là sử dụng công cụ "Power Inductor Finder" và "Power Inductor Loss Comparison" trên trang web chính thức của Codaca. Hệ thống sẽ hiển thị hiệu suất của từng sản phẩm dựa trên các điều kiện vận hành (dòng điện, gợn sóng, nhiệt độ, tần số hoạt động, v.v.) mà bạn nhập vào.
◾So sánh Dòng điện Bão hòa Isat
Lấy giá trị độ tự cảm 4,7 μH làm ví dụ, so sánh các sản phẩm cùng kích thước nhưng thuộc các dòng khác nhau.
So với các dòng CSEG, CSEB-H và CSEB, dòng CSEC có khả năng chịu dòng bão hòa cao hơn, do đó là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu chịu được dòng đỉnh lớn.
Hình 2. So sánh đường cong độ tự cảm theo dòng bão hòa của các thông số kỹ thuật cuộn cảm đúc khác nhau
◾ So sánh dòng điện nâng nhiệt (Irms)
Lấy giá trị độ tự cảm 4,7µH làm ví dụ, chúng tôi so sánh các sản phẩm cùng kích thước từ các series khác nhau.
Bảng 2. Bảng so sánh các thông số đặc tính của các thông số kỹ thuật cuộn cảm đúc khác nhau
Từ bảng so sánh trên, ngoài việc có DCR cực thấp, series CSEG còn có dòng điện nâng nhiệt cao hơn khoảng 40% so với các series CSEC, CSEB-H và CSEB, cho phép hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn trong cùng điều kiện làm việc.
Hình 3. So sánh các đường cong dòng điện nâng nhiệt của các thông số kỹ thuật khác nhau đối với cuộn cảm đúc tích hợp
◾ So sánh tổn hao công suất
Lấy giá trị độ tự cảm 4,7µH làm ví dụ, đặc tính tổn hao của từng series được kiểm tra bằng phương pháp thử nghiệm vòng lặp tiêu chuẩn.
Điều kiện thử nghiệm: Dòng điện = 10,5A, Độ gợn sóng = 40%, Dải tần số = 100-3000 kHz, B = 3mT.
Hình 4. So sánh tổn hao công suất của các mẫu cuộn cảm đúc khác nhau
Dựa trên phân tích đường cong ở trên, dòng CSEG có tổng tổn hao thấp nhất dưới 700 kHz. Dòng CSEC có tổn hao thấp nhất trên 700 kHz. Các dòng CSEB và CSEB-H có mức tổn hao trung bình.
3- Các dòng sản phẩm bổ sung
So sánh trên đây tập trung vào các đặc tính chính của các cuộn cảm đúc công nghiệp có điện cực đáy. Đối với các ứng dụng điện tử ô tô, Codaca đã phát triển một số mô hình sản phẩm cuộn cảm đúc tương ứng đạt tiêu chuẩn ô tô, chẳng hạn như các dòng VSEB và VSEB-H.
Hình 5. Cuộn cảm đúc đạt tiêu chuẩn ô tô của Codaca (được đánh dấu bằng vòng tròn đỏ)
Các cuộn cảm công suất đúc có điện cực đáy dành cho ngành ô tô của Codaca sử dụng vật liệu lõi bột hợp kim tổn hao thấp và quy trình đúc cải tiến, mang lại đặc tính tổn hao thấp, hiệu suất cao và dải tần số ứng dụng rộng. Thiết kế nhỏ gọn giúp tiết kiệm không gian và phù hợp với việc lắp đặt mật độ cao. Tất cả sản phẩm đều tuân thủ tiêu chuẩn AEC-Q200. Dải nhiệt độ hoạt động có thể dao động từ -55°C đến +165°C (bao gồm cả nhiệt tự sinh trên cuộn dây), thích nghi với các môi trường ứng dụng phức tạp của điện tử ô tô.