Exemplu de aplicație: Convertor DC/DC – Sursa imaginii: Würth Elektronik
Würth Elektronik a dezvoltat o nouă metodă de testare pentru determinarea tensiunii maxime de operare a inductoarelor turnate. Producătorul de componente electronice și electromecanice îi familiarizează pe dezvoltatori cu proprietatea electrică a rigidității dielectrice și le explică, cu ajutorul unei aplicații, ce se întâmplă dacă această proprietate este depășită (Nota de aplicație 126 – www.we-online.com/ANP126). Inductoarele turnate din portofoliul de produse Power Magnetics (de exemplu, WE-MAPI, WE-XHMI, WE-LHMI) primesc un parametru nou în specificații: valoarea tensiunii maxime de operare Vop.
Bazându-se pe noua metodă de testare, Würth Elektronik definește tensiunea maximă de operare Vop în fișele sale tehnice. Aceasta reprezintă tensiunea la care un inductor poate funcționa continuu în aplicație fără a afecta performanța, fără a risca deteriorarea sau supraîncălzirea inductorului. Tensiunea de operare este, prin urmare, o valoare limită pentru tensiunea de intrare, până la care inductorul poate fi utilizat în mod fiabil într-o aplicație, fără deteriorări ireversibile.
Conceptul de testare examinează comportamentul inductoarelor până la limitele lor de tensiune în condiții realiste într-un convertor DC-DC full-bridge (în punte completă) (tranziții de tensiune de până la 60 V/ns și frecvențe de până la 2 MHz). Limita de tensiune aproximativă este evaluată, inițial, cu ajutorul unui test de scurtă durată. Tensiunea de operare este apoi definită pe această bază și verificată în cadrul unui test de lungă durată.
Informații generale
Datorită progresului tehnologic constant în industria semiconductorilor, MOSFET-urile de astăzi pot atinge densități de curent ridicate și timpi de comutare scurți. Din acest motiv, problema rigidității dielectrice a bobinelor a devenit din ce în ce mai importantă în ultimii ani, atunci când vine vorba de selectarea inductorului potrivit.
Caracteristica noului produs din fișa tehnică indică în mod clar tensiunea maximă de operare a inductorului în aplicație. – Sursa imaginii: Würth Elektronik
Mai mult: Optimizarea continuă a procesului de producție și a compoziției materialului inductoarelor turnate permit o permeabilitate ridicată a materialului de ferită pentru a obține cele mai mari valori posibile ale inductanței în cel mai mic spațiu de capsulare posibil. Prin urmare, densitatea de putere per volum poate fi crescută continuu.
Acest lucru a presupus o creștere constantă a proporției de pulbere de fier sau de aliaje de fier în raport cu izolația liantului, ceea ce a dus la reducerea progresivă a distanței dintre granulele individuale. În cazul în care bariera de izolare dintre particulele metalice individuale nu este suficient de mare pentru tensiunea utilizată în aplicație, se creează o cale conductoare prin materialul de bază, provocată de arcurile electrice dintre particulele metalice. Se poate observa în aplicație că profilul curentului de riplu se modifică. Schematic, există acum o rezistență paralelă cu inductorul.
Consecințe: Încălzirea internă a bobinei crește dramatic din cauza pierderilor tot mai mari. Aceste pierderi suplimentare reduc considerabil randamentul inductorului. Avantajul unui convertor DC/DC – de a transmite niveluri de tensiune cu eficiență ridicată – este pierdut.