新型復(fù)合金屬功率電感器系列將滿足汽車市場的嚴格要求。MPXV 產(chǎn)品組改進了 Kemet 的 METCOM 系列及其符合 AEC-Q200 標準的產(chǎn)品組合，以用于行業(yè)內(nèi)的高可靠性應(yīng)用。

新型電感器可提供有效的功率轉(zhuǎn)換，同時將傳輸損耗降至最低。它們的性能使汽車系統(tǒng)中越來越多的電子控制單元 (ECU) 能夠在 DC-DC 開關(guān)電源中使用，預(yù)計到 2026 年將達到 129.2 億美元，七年復(fù)合年增長率為 11.9%。具體應(yīng)用包括 LED 頭燈、儀表盤、平視顯示器、電動水泵和油泵以及電動助力轉(zhuǎn)向。?

汽車電感的特性

對提供復(fù)雜電源管理功能的需求，以及減少板上空間和外部組件數(shù)量的愿望，促使設(shè)計人員近年來使用新技術(shù)來采用復(fù)雜的電感器。具有快速開關(guān)頻率的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器正變得越來越流行，因為它們能夠減小外部組件（如電容器和輸出電感器）的尺寸以節(jié)省電路板上的空間。DC/DC 轉(zhuǎn)換器的效率是設(shè)計電源時要考慮的最重要的屬性之一。效率低下會導(dǎo)致需要適當管理的功耗增加。較低的開關(guān)頻率可減少開關(guān)損耗，而高頻可提供更好的性能和更快的瞬態(tài)響應(yīng)。

在汽車市場，由于對電子元件的強烈結(jié)構(gòu)需求，小型化趨勢強勁。KEMET Electronics Corporation 的電磁、傳感器和執(zhí)行器產(chǎn)品管理 EMEA 總監(jiān) Michael Freitag 說：“電感器本身是一種，至少是它的一部分，可以通過使用金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)來小型化?！?/p>

電感在高溫下的穩(wěn)定性是在具有高電流瞬變的非?？量痰?a target="_blank">電氣條件下正確使用該組件的關(guān)鍵因素。汽車行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是提高 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率。正因為如此，他們需要找到對高頻開關(guān)和磁芯損耗降低“可持續(xù)”的組件。當然，小型化是汽車設(shè)計人員在整個應(yīng)用和低電壓以及高電壓領(lǐng)域的熱性能的最大爭論之一。

“我們擁有的金屬復(fù)合材料基本上是我們自己開發(fā)的，我們認為它優(yōu)于市場上普遍可用的材料。我們不斷開發(fā)新材料和更好的成分，旨在提高零件本身的效率和性能。所以這種影響基本上是材料的觀點，也是生產(chǎn)設(shè)備。以這種方式設(shè)置的任何類型的寄生效應(yīng)、增加的間隙，諸如此類可能在電感器內(nèi)產(chǎn)生的東西都處于非常非常低的水平。這意味著我們從線圈到周圍磁性材料有更好的熱附著，這最終使您在此應(yīng)用中具有更好的性能，”Michael Freitag 說。

一個好的電感器的能力本質(zhì)上是減少通過摻雜過程積累的鐵芯的鐵損。另一個要素是機械可持續(xù)性?！爱斈闶褂门f技術(shù)幾年時，它們從外面開始生銹，所以幾年后它們看起來不太好。因此，我們介紹的金屬摻雜劑在這些電感器的表面上沒有這種氧化。因此，從材料的角度來看，這也是非常重要的事情，而其他一切都與我們現(xiàn)有的生產(chǎn)流程相關(guān)，”Michael Freitag 說。

在電感器的特性中，我們可以區(qū)分飽和電流和自諧振頻率。飽和電流是直流 (DC) 值，通過鐵磁芯的飽和導(dǎo)致電感降低，通常為 10%。一些制造商考慮了不同的百分比，盡管與所示數(shù)字沒有太大差異。請記住，每個組件的行為取決于集中磁通量的材料的飽和特性。實際上，一旦從設(shè)計中選擇了正確的電感值，DC/DC 轉(zhuǎn)換器中使用的所有電感器都會使用此類磁芯。產(chǎn)品的最終選擇必須考慮飽和現(xiàn)象是如何發(fā)生的，以及這可能會對電路的運行產(chǎn)生什么影響。

每個磁性元件在頻率上升時的行為與純感抗的行為不同。在連續(xù)的，事實上，是占主導(dǎo)地位的，顧名思義，阻力DRC。在另一側(cè)，存在沿繞組分布的寄生電容部分會導(dǎo)致與上升阻抗平行的諧振現(xiàn)象，如在電感器端子處所見。

在電源設(shè)計中，關(guān)鍵要素由紋波表示，即電源輸出端的微小的不希望有的周期性剩余直流 (DC) 變化。這是由于電源內(nèi)部對交變波形的抑制不完全所致。除了這種時變現(xiàn)象之外，在某些濾波器類和信號處理網(wǎng)絡(luò)中還會出現(xiàn)頻域中的紋波。在這種情況下，周期性變化是網(wǎng)絡(luò)插入損耗隨頻率增加而變化的變化。另一個參數(shù)是 DCR，即電感器的直流電阻，它是電感器對于頻率接近 0 Hz 的信號的電阻值。以直流電測量的電感器的 DCR 通常非常小，范圍從小于 1/100 Ω 到幾歐姆（通常不超過 4 Ω）。

基美解決方案

Kemet 提供的 MPXV 系列針對需求增加和電子系統(tǒng)采用需要高效率、低自熱、低功率損耗和低直流電阻 (DCR) 的應(yīng)用進行了優(yōu)化。

MPXV 系列電感器的復(fù)合金屬提供高磁導(dǎo)率以滿足這些要求。MPXV 電感器的質(zhì)量顯著降低了以熱量形式存在的功率損耗，使其可用于極端熱性能。

MPXV 電感器以 SMD 形式提供，可在高達 155°C 的溫度下工作，并且具有低噪聲，使其可用于車輛的所有區(qū)域，包括引擎蓋下的惡劣工作環(huán)境。為避免磁通量損失，電感器配備了 EMI 屏蔽，這是已知競爭產(chǎn)品存在問題的區(qū)域。除 AEC-Q200 外，MPXV 設(shè)備還獲得歐盟 RoHS：2011/65/EU 和 (EU)2015/863 的批準。

圖 2：兩種不同材料的電感器損耗

電源的功能穩(wěn)定性對其 EMI 輻射也有積極影響。必須始終滿足與技術(shù)電磁干擾 (EMI) 對應(yīng)的要求，從而促進電源的功能穩(wěn)定性。從一開始就進行適當?shù)牟季植粫o設(shè)計增加任何成本。它可以通過消除對 EMI 濾波器、機械屏蔽、EMI 測試時間和大量電路板修改的需要來確保成本控制。


審核編輯：劉清