Una nueva línea de inductores blindados de perfil bajo para convertidores CC/CC

TT Electronics ha lanzado la serie HA74 de inductores de montaje en superficie, que pueden ayudar a mejorar la eficiencia en reguladores de conmutación con limitaciones de espacio y peso.

Cuando me inicié en el mundo de la ingeniería profesional, no pensaba mucho en los inductores. Un inductor básico es un componente pasivo muy simple que existe desde hace mucho tiempo, y además, los diseñadores analógicos a menudo intentan eliminar estos componentes;Este artículoPuede leer sobre las características indeseables de los inductores y ver algunos circuitos inteligentes basados ​​en amplificadores operacionales que proporcionan una respuesta de filtro de segundo orden sin la necesidad de inductancia.

Sin embargo, he aprendido gradualmente que aún se dedica mucho esfuerzo de diseño a los inductores, incluso fuera del ámbito de la radiofrecuencia. ¿Por qué? Porque desempeñan un papel fundamental en la funcionalidad de los reguladores de voltaje conmutados, y hoy en día, estos reguladores están en todas partes.

Inductores y frecuencia de conmutación

Hay varias decisiones y detalles que entran en juego cuando se diseña un regulador de conmutación, peroelección de la frecuencia de conmutaciónEs una consideración fundamental. Muchos aspectos del rendimiento del convertidor, como la respuesta transitoria, la interferencia electromagnética (EMI), el tamaño, el coste y la eficiencia, se ven influenciados por la frecuencia de conmutación.

Me parece que la tendencia general en estos días es hacia convertidores de frecuencia más alta, a pesar del hecho de que las frecuencias de conmutación más altas están asociadas con una menor eficiencia, lo que conduce a una menor duración de la batería en dispositivos portátiles.

Esto le da un ejemplo de la relación entre la frecuencia de conmutación y la eficiencia. Este gráfico en particular se tomó de...ficha de datospara un regulador reductor fabricado por Linear Tech/Analog Devices.

Supongo que esto se debe en gran parte a que el tamaño y el coste reducidos asociados con una mayor frecuencia de conmutación son un requisito imprescindible en muchas aplicaciones. Recientemente escribí sobre unNuevo convertidor CC/CC de STMicroelectronicsque opera a frecuencias de hasta 2 MHz y utiliza circuitos de control complejos para lograr una alta eficiencia y una baja corriente de reposo manteniendo la compatibilidad con sistemas con limitaciones de espacio.

A medida que los diseñadores buscan aumentar la frecuencia de conmutación y también satisfacer las demandas de bajo costo, tamaño pequeño y bajoEMI radiadaNecesitarán inductores optimizados para este entorno. Los inductores ideales no se ven afectados negativamente por frecuencias de conmutación más altas; simplemente presentan una impedancia que aumenta de forma constante con el aumento de la frecuencia. Sin embargo, los inductores reales no son tan simples.

La serie HA74

Estos nuevos inductores de TT Electronics están diseñados para convertidores CC/CC de alta frecuencia con espacio limitado, con especial énfasis en aplicaciones automotrices. Cuentan con certificación AEC-Q200 y funcionan en un rango de temperatura excepcional, de –55 °C a +155 °C.

La línea HA74 ofrece alta densidad de potencia y alta eficiencia en un encapsulado compacto y de perfil bajo. Se recomienda para conmutar frecuencias de hasta 3 MHz.

Los inductores reales tienen características resistivas que resultan en pérdida de potencia, la cual reduce la eficiencia del circuito regulador general. Aunque a menudo pensamos que un inductor tiene una resistencia de CC, varios aspectos de su comportamiento resistivo se ven influenciados por la frecuencia.

Ciertamente no soy un experto en física de inductores, así que en cuanto a los detalles, me basaré en una nota de aplicación de Texas Instruments. SegúnInforme de aplicación SLVA157La pérdida por histéresis magnética, la pérdida por corrientes de Foucault, las pérdidas por efecto pelicular y las pérdidas por radiación son todos componentes dependientes de la frecuencia de la pérdida total creada por un inductor.

La hoja de datos de la serie HA74 es bastante breve, y no dispongo de información detallada sobre las características que hacen que estos inductores sean adecuados para aplicaciones de alta frecuencia. Lo único que sé con certeza es que tienen una composición de núcleo de aleación metálica de baja pérdida, y supongo que los materiales y la configuración del devanado están optimizados para bajas pérdidas a frecuencias más altas.

Capacidad actual

Si observa el convertidor reductor básico que se muestra a continuación, podrá ver que la corriente que fluye hacia la carga debe pasar a través del inductor.

Los inductores utilizados en reguladores de conmutación deben ser capaces de manejar la corriente requerida sin calentamiento ni saturación excesivos. Los dispositivos HA74 están clasificados para corrientes de entre 1,2 A y 2,9 A. La siguiente gráfica muestra el efecto de las altas corrientes en la temperatura y la inductancia del HA74-054R7, la pieza con la corriente nominal de 2,9 A.

Trazado tomado del HA74ficha de datos.

¿Qué desafíos has enfrentado al optimizar circuitos convertidores CC/CC para una aplicación específica? No dudes en dejar un comentario y cuéntanoslo.

Noticias de:

https://www.allaboutcircuits.com/news/una-nueva-línea-de-inductores-blindados-de-perfil-bajo-para-convertidores-dc-dc/