Композитные дроссели Panasonic

Сегодня всё большее распространение получают импульсные блоки питания, которые помимо высокой эффективности и широкого диапазона входного напряжения имеют и более высокий уровень электромагнитных помех, для борьбы с которыми применяются различные фильтры. Для фильтрации импульсного сигнала в DC-DC преобразователях применяются дроссели и конденсаторы. Дроссель защищает блок, как от внешних, так и от собственных помех.

Современные требования к дросселям связаны с низким уровнем потерь и высокой нагрузочной способностью. Однако такие компоненты тяжело найти в малогабаритном корпусе. Для решения таких задач компания Panasonic предлагает новые металл-композитные дроссели серии ETQP.

Традиционная структура катушки, намотанной на сердечник, имеет ряд недостатков, например, наличие воздушных зазоров и сложность технологий намотки. В металл-композитной конструкции ETQP сердечник такого типа отсутствует, что автоматически устраняет вышеуказанные проблемы.


Рис.1. Конструкция структуры металл-композитного дросселя

Традиционная многовитковая обмотка расположена в спрессованном композитном порошке (железосодержащая основа с кремниевым наполнителем), который выполняет роль сердечника. Такая монолитная структура дросселя не имеет воздушных зазоров, что позволяет уменьшить индуктивность рассеяния и снизить уровень генерируемых ЭМП, а также избежать выраженного насыщения при работе на больших токах. Для сравнения отметим, что у ферритового сердечника индукция насыщения составляет 0.5 Тл, а для металл-композитного – 1.5 Тл.


Рис.2. Структура и распределение магнитного потока для металл-композитного дросселя (а) и дросселя на ферритовом сердечнике (б)

Вторым преимуществом новой конструкции является низкий уровень ЭМП. У ферритового дросселя он существенный, даже при использовании внутреннего экрана. Фоновое магнитное поле металл-композитного дросселя существенно меньше, а значит и применение таких дросселей является более безопасным с точки зрения электромагнитной совместимости. Однако особенности конструкции накладывают свои требования по применению: следует учитывать полярность подключения и следить за правильной ориентацией компонента на печатной плате (для этого предназначена дополнительная маркировка на корпусе дросселя).

В результате отсутствия воздушных зазоров и хорошей теплопроводности дроссели семейства ETQP обладают и отличной температурной стабильностью, от -40 до +150^oС. Для сильноточных серий максимальная рабочая температура может достигать 160^oС.

Последним важным следствием новой конструкции является бесшумность работы дросселей. Как известно, обычные дроссели генерируют акустические шумы, а конструкция металл-композитных дросселей без воздушных зазоров лишена этих недостатков. В результате уровень акустического шума понижается от 19 дБ у ферритового сердечника до 4 дБ у ETQP серии при фоновом шуме 22 дБ.

Металл-композитные дроссели производятся не только компанией Panasonic. Но только их дроссели отличаются особой распайкой обмоток дросселей. В отличие от других аналогов подключение обмоток выполнено снаружу, т.е. выводы обмотки дросселях выходят наружу корпуса и напрямую подключаются к контактной площадке печатной платы. Это способствует повышению надежности и облегчению визуального контроля соединения.

Дроссели ETQP в сравнении с обычными ферритовыми сердечниками имеют увеличенный рабочий ток и меньший импеданс на высоких частотах. Это позволяет использовать в разработках компоненты меньших габаритных размеров, что особенно важно для современной электроники.

Рассмотрим параметр насыщения металл-композитного дросселя. Он является особенно важным при выборе компонента, поскольку если рабочий ток окажется выше тока насыщения, индуктивность дросселя быстро уменьшится. Магнитная индукция насыщения у ETQP дросселей в три раза выше ферритовых аналогов, поэтому их можно использовать в широком диапазоне тока. Зависимость индуктивности от тока имеет плавный характер без резкого насыщения при высокой температурной стабильности. Поэтому дроссели ETQP могут работать на более высоких токах и в диапазоне температур до 160^oС.


Рис.3. Зависимость индуктивности от тока при различных температурах

Отметим частотные характеристики металл-композитных дросселей. Они имеют более низкий импеданс на высоких частотах, что дает возможность их использовать в DC-DC преобразователях на частотах выше 100 кГц при низком уровне потерь. Благодаря повышенному рабочему току и меньшему импедансу на высоких частотах появляется возможность применять дроссели меньшего типоразмера по сравнению с компонентами на традиционных ферритовых сердечниках.


Рис.4. Частотная зависимость импеданса

В таблице показано сравнение характеристик металл-композитных дросселей серии МО645 и аналогичных ферритовых дросселей. Оно показывает, что применение металл-композитных дросселей имеет больше преимуществ.

Помимо расширенного температурного диапазона и выдерживания большого числа циклом термоциклирования (более 2000), дроссели монолитной конструкции отличаются высокой устойчивостью к вибрационным нагрузкам.


Рис.5. Система обозначений дросселей ETQP

Достоинства металл-композитных дросселей ETQP делают их отличным выбором для создания входных фильтров, а также высокочастотных, эффективных и компактных DC/DC-преобразователей для автомобильных и промышленных приложений.