Новая линейка низкопрофильных экранированных индукторов для DC/DC-преобразователей

Компания TT ​​Electronics выпустила серию индукторов для поверхностного монтажа HA74, которые могут помочь повысить эффективность импульсных регуляторов с ограниченными габаритами и весом.

Когда я только начал заниматься профессиональной инженерией, я не особо задумывался об индуктивностях. Простейшая индуктивность — это очень простой пассивный компонент, который существует уже давно, и, более того, разработчики аналоговых схем часто пытаются исключить эти компоненты;Эта статьявы можете прочитать о нежелательных характеристиках катушек индуктивности и увидеть некоторые хитроумные схемы на базе операционных усилителей, которые обеспечивают реакцию фильтра второго порядка без необходимости использования индуктивности.

Однако постепенно я понял, что индуктивностям по-прежнему уделяется много внимания, даже за пределами области радиочастот. Почему? Потому что они играют ключевую роль в работе импульсных регуляторов напряжения, а в настоящее время импульсные регуляторы напряжения встречаются повсеместно.

Индукторы и частота переключения

При проектировании импульсного регулятора необходимо учитывать различные решения и детали, новыбор частоты переключенияявляется определяющим фактором. Частота коммутации влияет на многие характеристики преобразователя, включая переходные характеристики, электромагнитные помехи, размер, стоимость и эффективность.

Мне кажется, что в настоящее время общая тенденция направлена ​​на использование преобразователей с более высокой частотой, несмотря на то, что более высокие частоты переключения связаны с более низкой эффективностью, что приводит к сокращению срока службы аккумуляторов в портативных устройствах.

Это пример взаимосвязи между частотой переключения и эффективностью. Этот график взят изтехническая спецификациядля понижающего регулятора производства Linear Tech/Analog Devices.

Полагаю, это во многом связано с тем, что уменьшение размера и стоимости, связанное с более высокой частотой переключения, является насущным требованием во многих приложениях. Недавно я писал о…новый DC/DC-преобразователь от STMicroelectronicsкоторый работает на частотах до 2 МГц и использует сложную схему управления для достижения высокой эффективности и низкого тока покоя, сохраняя при этом совместимость с системами с ограниченными пространственными возможностями.

Поскольку разработчики стремятся увеличить частоту переключения, а также удовлетворить требования по низкой стоимости, малым размерам и низкимизлучаемые электромагнитные помехи, им потребуются индукторы, оптимизированные для этих условий. Идеальные индукторы не подвержены негативному влиянию высоких частот коммутации; они просто обладают импедансом, который постепенно увеличивается с ростом частоты. Однако с реальными индукторами всё не так просто.

Серия HA74

Эти новые индукторы от TT Electronics предназначены для высокочастотных DC/DC-преобразователей с ограниченным пространством, особенно для автомобильной промышленности. Они сертифицированы по стандарту AEC-Q200 и работают в довольно широком диапазоне температур от –55°C до +155°C.

Серия HA74 обеспечивает высокую плотность мощности и эффективность в компактном, низкопрофильном корпусе. Рекомендуется для коммутации частот до 3 МГц.

Реальные катушки индуктивности обладают резистивными характеристиками, что приводит к потере мощности, которая снижает эффективность всей схемы регулятора. Несмотря на то, что мы часто считаем катушку индуктивности обладающей сопротивлением постоянному току, различные аспекты её резистивного поведения зависят от частоты.

Я, конечно, не эксперт в физике катушек индуктивности, поэтому в деталях буду полагаться на руководство по применению от Texas Instruments. СогласноОтчет о применении SLVA157потери на магнитный гистерезис, потери на вихревые токи, потери на скин-эффект и потери на излучение — все это зависящие от частоты компоненты общих потерь, создаваемых индуктором.

Техническое описание серии HA74 довольно краткое, и у меня нет подробной информации о характеристиках, которые делают эти катушки индуктивности пригодными для высокочастотных применений. Я знаю только, что у них «металлический сердечник с низкими потерями», и предполагаю, что материалы и конфигурация обмотки оптимизированы для низких потерь на высоких частотах.

Текущие возможности

Если взглянуть на базовый понижающий преобразователь, показанный ниже, то можно увидеть, что ток, текущий к нагрузке, должен проходить через катушку индуктивности.

Индукторы, используемые в импульсных регуляторах, должны выдерживать требуемый ток без чрезмерного нагрева или насыщения. Устройства HA74 рассчитаны на токи от 1,2 до 2,9 А. Следующий график демонстрирует влияние высоких токов на температуру и индуктивность HA74-054R7, компонента с номинальным током 2,9 А.

Участок взят из HA74техническая спецификация.

С какими трудностями вы столкнулись при оптимизации схем DC/DC-преобразователей для конкретного приложения? Не стесняйтесь оставлять комментарии и расскажите нам.

Новости от:

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