Tobias Jung, Kiss Zoltán - kelet-Európai értékesítési vezető Endrich GmbH.
ABC induktivitás családok fejlődése az új QS sorozat az autóipar számára
2015 november 9.
Összefoglalás :
Az ipari SMD induktivitások iránti növekvő igényt leginkább a fogyasztási termékek (kamerák, mobiltelefonok, notebook PC-k) piacának ugrásszerű növekedése táplálja, de az ipari elektronika és az autóipar is egy sor különleges igényt támaszt ezen alkatrészekre. Kiváló minőségű végtermékek előállításához hasonlóan kiváló alkatrészek szükségesek, ezért fontos mérőszám az adott térfogatba sűríthető teljesítmény, a magas szaturációs áram, valamint a veszteségek csökkentése és a hatásfok növelése miatt a tekercs egyenáramú ellenállásának minimalizálása is cél. 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 technológiai lépésekről, melyeket az induktivitásokat gyártó népszerű tajvani ABC cég, az Endrich kiemelt partnere alkalmazott az utóbbi időben a fenti célok elérésére.
Árnyékolt SMD teljesítmény induktivitások SH->DM sorozatok
Az árnyékolt tekercsben keletkező mágneses mező komponens 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 a többi áramköri elem működését befolyásolja ez a jelenség. 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 teljesítmény induktivitás, mely optimális méreteivel a távol-keleti jellegű termékeknél fontos miniatürizálási igényekhez is igazodik. Általában kézimunkával készül, emiatt a tekercs centrális elhelyezése bizonytalan és a légrés sem kontrollálható jól, ami miatt a standard L és RDC tolerancia +/-30%. Ennél az európai ipari felhasználás szűkebb tűréseket igényel, és a lapos miniatűr kivitel általában nem szükséges.
A tolerancia kérdésének megoldásához az ABC a DH család kifejlesztésével járult hozzá, mely kompatíbilis az SH tipussal. Ennek a kivitelnek két fontos előnye van, a tekercs központi elhelyezése gépi pozicionálással valósul meg, így a légrés kontroll megoldható és +/- 20% tolerancia érhető el. A másik előnyös tulajdonság a tekercselés felülről lefelé való kialakítása, mely jobb forraszthatóságot biztosít.
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 tekercs családot, 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 tipusok 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 (4x4x4mm / 5x5x5mm / 10x10x5 mm) méretek mellett a tokba nagyobb teljesítmény integrálható és a termék várhatóan 2013 negyedik negyedévére készül el. Leginkább az európai piac a cél, ahol nincs szükség a szuperminiatűr méretekre.
Általánosságban a DC/DC konverterekben használatok tekercsektől a következők várhatók el:
- Nagy névleges áram, a telítési áramnak kellően nagynak kell lennie a lineáris működés biztosítására
- Alacsony DC ellenállás, mely nagyon fontos a jó hatásfokhoz
- Alacsony vesztségek nagy frekvencián is: a jó hatásfokhoz és a melegedés problémák elkerüléséhez szükséges
- SMD tokozás: a sorozatgyártás költségeinek minimalizálásához elengedhetetlen.
Minőség és ár DH/SH - > QS
Az új QS sorozat az ABC új, árnyékolt SMD teljesítményinduktivitás családja, mely közepes méretekben érhető el (4×4 mm ~ 5×5 mm, a közeljövőben 7×7 mm). Automatikus gyártásra tervezett technológiával készülő alkatrészről van szó, mely így optimális ár/érték arányt képvisel. A speciális belső konstrukció a pozícionáló fülekkel megnöveli a gyártási hatékonyságot és minőségét, kevesebb a selejt, így a gyártási költségek csökkennek. A galvanizálás helyett az alkalmazott környezetbarát gőzöléses fémezés energiamegtakarítást is eredményez.
A teljes gyártási folyamat során biztosítandó az egyenletes induktivitáselosztás, mely a tekercstest és az árnyékoló borítás közti légrés megfelelő kontroljával valósítható meg. Ami a belső felépítést illeti, a hagyományos tekercstest körkörös kiképzését a gyártó négyzetesre változtatta, és az árnyékoló testen elhelyezett pozícionáló fülekkel 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 galvanizálés helyett gőzöléses eljárással visznek fel fémet a terminálokra, ami a 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 terminál kialakítás, mely megkönnyíti a NYÁK tervezést és ráadásul az esetek nagy részében kompatibilis az esetleg már meglévő félhold mintázattal is.
A QS sorozat induktivítás toleranciája sokkal szűkebb a hagyományos csalédokénál, 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 nem csak 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 minőségellenőrzést is végeznek. Mivel a Qssorozat 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 komponens magasság.
A QS vonal teljessé tétele érdekében az ABC a következő alkatrészeken dolgozik:
- QS3828 (3.8×3.8×2.8mm)
- QS5828 (5.8×5.8×2.8mm)
- QS6828 (6.8×6.8×2.8mm)
Minták és adatlapok a szerzőnél igényelhetők.
| Megosztás a Facebookon | Megosztás a LinkedIn-en |
Hivatkozások
A cikk megjelent az alábbi helyeken:
| # | Média | Link |
|---|---|---|
| 1 | Elektronet 2015/7 | Elektronet : elektronikai informatikai szakfolyóirat, 2015. (24. évf.) 7. sz. 24-26. old. |
| 2 | Elektronet online | ABC-induktivitáscsaládok fejlődése, az új QS-sorozat az autóipar számára |
| 3 | English version | Development of ABC coil families – the new QS series for automotive industry |