Uma nova linha de indutores blindados de baixo perfil para conversores CC/CC

A TT Electronics lançou a série HA74 de indutores de montagem em superfície, que podem ajudar a melhorar a eficiência em reguladores de comutação com restrições de espaço e peso.

Quando entrei no mundo da engenharia profissional, não pensei muito em indutores. Um indutor básico é um componente passivo muito simples que existe há muito tempo e, além disso, os projetistas analógicos frequentemente tentam eliminar esses componentes;este artigovocê pode ler sobre as características indesejáveis ​​dos indutores e ver alguns circuitos inteligentes baseados em amplificadores operacionais que fornecem uma resposta de filtro de segunda ordem sem a necessidade de indutância.

No entanto, gradualmente aprendi que ainda há muito esforço de projeto dedicado a indutores, mesmo fora do domínio de RF. Por quê? Porque eles desempenham um papel central na funcionalidade dos reguladores de tensão comutados, e hoje em dia, reguladores de tensão comutados estão em toda parte.

Indutores e Frequência de Comutação

Existem várias decisões e detalhes que entram em jogo quando você está projetando um regulador de comutação, mas oescolha da frequência de comutaçãoé uma consideração dominante. Muitos aspectos do desempenho do conversor — incluindo resposta transitória, EMI, tamanho, custo e eficiência — são influenciados pela frequência de comutação.

Parece-me que a tendência geral hoje em dia é para conversores de frequência mais alta, apesar do fato de que frequências de comutação mais altas estão associadas a menor eficiência, o que leva à redução da vida útil da bateria em dispositivos portáteis.

Isto dá-lhe um exemplo da relação entre a frequência de comutação e a eficiência. Este gráfico em particular foi retirado doFicha de dadospara um regulador redutor feito pela Linear Tech/Analog Devices.

Suponho que isso se deva, em grande parte, ao fato de que o tamanho reduzido e o custo associados a uma frequência de comutação mais alta são um requisito obrigatório em muitas aplicações. Escrevi recentemente sobre umnovo conversor DC/DC da STMicroelectronicsque opera em frequências de até 2 MHz e usa circuitos de controle complexos para atingir alta eficiência e baixa corrente quiescente, mantendo a compatibilidade com sistemas com restrições de espaço.

À medida que os projetistas buscam aumentar a frequência de comutação e também satisfazer as demandas por baixo custo, tamanho pequeno e baixoEMI irradiada, eles precisarão de indutores otimizados para esse ambiente. Indutores ideais não são afetados negativamente por frequências de comutação mais altas; eles simplesmente exibem uma impedância que aumenta de forma constante com o aumento da frequência. Indutores reais, no entanto, não são tão simples.

A série HA74

Estes novos indutores da TT Electronics são projetados para conversores CC/CC de alta frequência com espaço limitado, com ênfase específica em aplicações automotivas. Eles possuem certificação AEC-Q200 e operam na impressionante faixa de temperatura de –55 °C a +155 °C.

A linha HA74 foi projetada para fornecer alta densidade de potência e alta eficiência em um encapsulamento compacto e discreto. São recomendados para frequências de comutação de até 3 MHz.

Indutores reais têm características resistivas que resultam em perda de potência, e essa perda reduz a eficiência de todo o circuito regulador. Apesar de frequentemente pensarmos em um indutor como tendo uma resistência CC, vários aspectos do comportamento resistivo de um indutor são influenciados pela frequência.

Certamente não sou especialista em física de indutores, então, para os detalhes, vou me basear em uma nota de aplicação da Texas Instruments. De acordo comRelatório de Aplicação SLVA157, perda por histerese magnética, perda por correntes parasitas, perdas por efeito pelicular e perdas por radiação são todos componentes dependentes da frequência da perda total criada por um indutor.

A ficha técnica da série HA74 é bastante breve, e não tenho informações detalhadas sobre as características que tornam esses indutores adequados para aplicações de alta frequência. Tudo o que sei com certeza é que eles têm uma "composição de núcleo de liga metálica de baixa perda", e presumo que os materiais e a configuração do enrolamento sejam otimizados para baixa perda em frequências mais altas.

Capacidade atual

Se você observar o conversor buck básico mostrado abaixo, poderá ver que a corrente que flui para a carga deve passar pelo indutor.

Os indutores utilizados em reguladores de comutação devem ser capazes de suportar a corrente necessária sem aquecimento ou saturação excessivos. Os dispositivos HA74 são classificados para correntes que variam de 1,2 A a 2,9 A. O gráfico a seguir ilustra o efeito de altas correntes na temperatura e na indutância do HA74-054R7, que é a peça com classificação de corrente de 2,9 A.

Enredo retirado do HA74Ficha de dados.

Quais desafios você enfrentou ao tentar otimizar circuitos conversores CC/CC para uma determinada aplicação? Sinta-se à vontade para deixar um comentário e nos contar.

Notícias de:

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