Emellett manapság egyre növekvő, és a versenyben maradáshoz mindenképpen leküzdendő problémát jelent a nagyrészt Kínában kézzel gyártott komponensek árának emelkedése is, melyet a meredeken növekvő gyártási költségek – elsősorban az emberi erőforrások drágulása – okoz, és minden gyártót érint. Jelen írásunkban igyekszünk áttekintést adni azokról a technológai lépésekről, melyeket az induktivitásokat gyártó népszerű tajvani ABC cég, az Endrich kiemelt partnere alkalmazott az utóbbi időben a fenti célok elérésére.
Árnyékolt SMD teljesítményinduktivitások SH→DM-sorozatok
Az árnyékolt tekercsben keletkező mágneses mező az alkatrész belsejében marad, és minimális lesz az a mágneses zavarás, amit az esetlegesen kilépő fluxus más áramköri elemekre gyakorol. Árnyékolatlan esetben a szórt fluxus miatt megnő az esélye annak, hogy ez a jelenség a többi áramköri elem működését befolyásolja. Árnyékolt esetben, mivel a mágneses mező a komponens belsejében marad, a hatásfok magasabb, és kevesebb menet szükséges a kívánt induktivitás eléréséhez. Azonban az induktivitás / áram karakterisztika hamarabb éri el a telítési szakaszt, így nagyobb áramerősségeken sokszor érdemesebb árnyékolatlan tekercseket használni, természetesen megfelelően tervezett elhelyezés mellett.
Az európai piacon nagyon népszerű a klasszikus lapos, négyszögletes kivitelű teljesítményinduktivitás, mely optimális méreteivel a távol-keleti jellegű termékeknél fontos miniatürizálási igényekhez is igazodik. Általában kézi munkával készül, emiatt a tekercs centrális elhelyezése bizonytalan és a légrés sem kontrollálható jól, ennek okán a standard L és RDC-tolerancia ±30%. Ennél az európai ipari felhasználás szűkebb tűréseket igényel, és a lapos miniatűr kivitel általában nem szükséges.
DC/DC konverter-energiatárolás DH→DM-sorozatok
Az SMD tekercsek egyik felhasználási területe a DC/DC konverterekben való energiatárolási feladatok ellátása. Léteznek DC/DC buck (step-down), boost (step-up), és buck-boost konverterek, melyek a DC bemeneti feszültségét lefelé vagy felfelé alakítják aszerint, hogy a rendszer különböző áramköreinek mi a bemeneti feszültségigénye. Azért, hogy eleget tegyen a DC/DC konverterek fejlesztői által támasztott magas követelményeknek, az ABC kifejlesztette a DM tekercscsaládot, mely méretkompatibilis az SH- és DH-családokkal. Ez a variáns Mn-Zn magot használ [korábban: Ni-Zn] és az árnyékolás Ni-Zn. Emiatt a megváltoztatott anyagszerkezet miatt a DM típusok magvesztesége sokkal kisebb. A telítési áram általában 25%-kal magasabb, míg a DC R 25%-kal alacsonyabb, mint a DH típusoknál.
A következő ábra egy MPS MP1449-alapú DC/DC konverter hatásfokát hasonlítja össze DH és DM típusú kimeneti fojtó alkalmazásával. A jelenlegi fejlesztés az új DM stílusú alkatrész négyszögletes házban való elhelyezésére irányul, ezzel ugyanakkor AXB (4×4×4 mm/5×5×5 mm/10×10×5 mm) méretek mellett a tokba nagyobb teljesítmény integrálható. Leginkább az európai piac a cél, ahol nincs szükség a szuperminiatűr méretekre.
Általánosságban a DC/DC konverterekben használt tekercsektől a következők várhatók el:
- n Nagy névleges áram — a telítési áramnak kellően nagynak kell lennie a lineáris működés biztosításához.
- n Alacsony DC-ellenállás, mely nagyon fontos a jó hatásfokhoz.
- n Alacsony veszteségek nagy frekvencián is: a jó hatásfokhoz és a melegedési problémák elkerüléséhez szükséges.
- n SMD tokozás: a sorozatgyártás költségeinek minimalizálásához elengedhetetlen.
Minőség és ár DH/SH→QS
15-7-endrich-3.jpgAz új QS-sorozat az ABC új , árnyékolt SMD teljesítményinduktivitás-családja, mely közepes (4×4 mm ~ 5×5 mm, a közeljövőben 7×7 mm) méretekben érhető el. Automatikus gyártásra tervezett technológiával készülő alkatrészről van szó, mely így optimális ár/érték arányt képvisel. A speciális belső konstrukció a pozicionálófülekkel megnöveli a gyártási hatékonyságot és minőséget, kevesebb a selejt, így a gyártási költségek csökkennek. A galvanizálás helyett alkalmazott környezetbarát gőzöléses fémezés energiamegtakarítást is eredményez.
A teljes gyártási folyamat során biztosítandó az egyenletes induktivitáselosztás, mely a tekercstest és az árnyékolóborítás közti légrés megfelelő kontrolljával valósítható meg. Ami a belső felépítést illeti, a hagyományos tekercstest körkörös kiképzését a gyártó négyzetesre változtatta, az árnyékolótesten elhelyezett pozicionálófülekkel pedig lehetővé tette a pontos légrésbeállítást.
Ez a technika nemcsak nagyobb gyártás-hatásfokot, hanem a megszokott értékeknél szűkebb toleranciát is eredményez.
Ahogy azt már említettük, a kivezetések fémezésekor a régi galvanizálás helyett gőzöléses eljárással visznek fel fémet a terminálokra, ami környezetbarát volta mellett rendkívül egyenletes és sima felületet is biztosít mindenféle mérgező kémiai oldószer felhasználása nélkül.
A félhold alakú lábkialakítás ezen méretű induktivitásoknál nagyon népszerű módszer, a galvanizálással felvitt fémréteg alkalmazásával jó forraszthatósági paraméterekkel rendelkezik. Az új gőzöléses eljáráshoz azonban jobban illeszkedik a négyszögletes terminálkialakítás, mely megkönnyíti a NYÁK-tervezést, és ráadásul az esetek nagy részében kompatibilis az esetleg már meglévő félholdmintázattal is.
A QS-sorozat induktivitástoleranciája sokkal szűkebb a hagyományos családokénál, mintegy ±20% (SH ±30%) és a szaturációs görbe is kb. 10%-kal megnövelt teljesítőképességet mutat nagyobb áramok esetén.
A QS-tekercsek könnyen kezelhetőek az ültetőgépek számára, és kiválóan forraszthatóak ólommentesen 260 °C-ig, és RoHS-, valamint REACH-konformak.
A kézi gyártásról automatikus gyártásra való átállás nemcsak az emberi hibázás lehetőségét zárja ki, de segítségével nagyon stabil minőség érhető el. Az automatizálás a forrasztás, jelölés, ragasztás és az ellenőrzés területén is megjelenik. Ráadásul ezen a termékcsaládon mind automatikus, mind emberi erőforrásokkal történő 100%-os kimenő minőség-ellenőrzést is végeznek. Mivel a QS-sorozat sikeresen vette az AEC-Q200 teszteket, az autóipar számára ideális választás lehet.
További fejlesztések a QS-családon
Az ABC a fejlesztéseket három tengely mentén végzi: nagy sebesség, nagy áramok és alacsony komponensmagasság.
A QS-vonal teljessé tétele érdekében az ABC a következő alkatrészeken dolgozik:
- QS3828 (3,8×3,8×2,8 mm)
- QS5828 (5,8×5,8×2,8 mm)
- QS6828 (6,8×6,8×2,8 mm)
Minták és adatlapok a szerzőnél igényelhetők.
