DC/DCコンバータ用薄型シールドインダクタの新製品

TT エレクトロニクスは、スペースと重量が制限されるスイッチング レギュレータの効率向上に役立つ表面実装インダクタの HA74 シリーズをリリースしました。

私がプロのエンジニアの世界に入った当初は、インダクタについてあまり考えていませんでした。基本的なインダクタは非常にシンプルな受動部品であり、古くから存在しています。さらに、アナログ設計者はこれらの部品を排除しようとすることがよくあります。この記事インダクタの望ましくない特性について読み、インダクタンスを必要とせずに 2 次フィルタ応答を提供する巧妙なオペアンプ ベースの回路をいくつか確認できます。

しかし、RF領域以外でも、インダクタの設計にはまだ多くの労力が費やされていることが徐々にわかってきました。なぜでしょうか？それは、インダクタがスイッチングモード電圧レギュレータの機能において中心的な役割を果たしており、今日ではスイッチングモード電圧レギュレータがあらゆる場所で使用されているからです。

インダクタとスイッチング周波数

スイッチングレギュレータを設計する際には、さまざまな決定事項や詳細事項が関係しますが、スイッチング周波数の選択スイッチング周波数は、コンバータの性能の多くの側面（過渡応答、EMI、サイズ、コスト、効率など）に影響を及ぼす重要な要素です。

スイッチング周波数が高くなると効率が低下し、ポータブル デバイスのバッテリ寿命が短くなるという事実にもかかわらず、最近の一般的な傾向は、より高周波のコンバーターに向かっているように思われます。

これはスイッチング周波数と効率の関係の一例です。このグラフは、データシートLinear Tech/Analog Devices 製の降圧レギュレータ用。

これは主に、スイッチング周波数の上昇に伴うサイズとコストの削減が多くのアプリケーションで必須の要件となっていることに起因していると思います。最近、STマイクロエレクトロニクスの新しいDC/DCコンバータ最大 2 MHz の周波数で動作し、複雑な制御回路を使用することで、スペースが限られたシステムとの互換性を維持しながら、高い効率と低い静止電流を実現します。

設計者はスイッチング周波数を上げながら、低コスト、小型、低消費電力の要求も満たそうとしている。放射EMIこうした環境に最適化されたインダクタが必要になります。理想的なインダクタは、スイッチング周波数が高くなっても悪影響を受けません。単に周波数が高くなるにつれてインピーダンスが着実に増加するだけです。しかし、実際のインダクタはそれほど単純ではありません。

HA74シリーズ

TT Electronics社のこれらの新しいインダクタは、スペースが限られた高周波DC/DCコンバータ向けに設計されており、特に車載用途に重点を置いています。AEC-Q200認証を取得しており、-55℃～+155℃という非常に優れた温度範囲で動作します。

HA74シリーズは、小型・薄型パッケージで高電力密度と高効率を実現するように設計されています。3MHzまでのスイッチング周波数に推奨されます。

実際のインダクタは抵抗特性を持ち、電力損失を引き起こします。この電力損失はレギュレータ回路全体の効率を低下させます。インダクタは直流抵抗を持つと考えられがちですが、インダクタの抵抗特性の様々な側面は周波数によって影響を受けます。

私はインダクタの物理の専門家ではないので、詳細についてはテキサス・インスツルメンツのアプリケーションノートを参照することにします。アプリケーションレポート SLVA157磁気ヒステリシス損失、渦電流損失、表皮効果損失、放射損失はすべて、インダクタによって生成される総損失の周波数依存要素です。

HA74シリーズのデータ​​シートは簡潔で、これらのインダクタが高周波アプリケーションに適している理由となる特性に関する詳細な情報は入手できていません。確かなことは、「低損失金属合金コア構成」であることと、材料と巻線構成が高周波での低損失化に最適化されていることです。

現在の能力

以下に示す基本的な降圧コンバータを見ると、負荷に流れる電流はインダクタを通過する必要があることがわかります。

スイッチングレギュレータに使用されるインダクタは、過度の発熱や飽和を起こすことなく、必要な電流を処理できる必要があります。HA74デバイスの定格電流範囲は1.2A～2.9Aです。次のグラフは、定格電流2.9AのHA74-054R7の温度とインダクタンスに対する高電流の影響を示しています。

HA74から取得したプロットデータシート。

特定のアプリケーション向けにDC/DCコンバータ回路を最適化する際に、どのような課題に直面しましたか？ぜひコメントをお寄せください。

ニュース元:

https://www.allaboutcircuits.com/news/a-new-line-of-low-profile-shielded-inductors-for-dc-dc-converters/