什么是汽車ECU應(yīng)用的功率電感器？

現(xiàn)在的騎車已經(jīng)遍及各個(gè)家庭，新型復(fù)合金屬功率電感器系列將滿足汽車市場的嚴(yán)格要求。 MPXV產(chǎn)品組擴(kuò)大了Kemet的METCOM產(chǎn)品系列，并提高了其AEC-Q200合格產(chǎn)品的產(chǎn)品組合，可用于行業(yè)內(nèi)的高可靠性應(yīng)用。新的電感器提供了有效的功率轉(zhuǎn)換，并且傳輸損耗最小。它們的性能使DC-DC開關(guān)電源可以用于汽車系統(tǒng)中越來越多的電子控制單元(ECU)，預(yù)計(jì)到2026年將達(dá)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大燈，儀表盤面板，平視顯示器，電水和油泵以及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向。

汽車電感器的特性

提供復(fù)雜電源管理功能的需求以及減少板載空間和減少外部組件數(shù)量的需求促使設(shè)計(jì)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)換器由于能夠減小電容器和輸出電感器等外部組件的尺寸以節(jié)省電路板空間而變得越來越流行。 DC / DC轉(zhuǎn)換器的效率是設(shè)計(jì)電源時(shí)要考慮的最重要屬性之一。效率低下會(huì)導(dǎo)致功耗增加，需要適當(dāng)管理。較低的開關(guān)頻率降低了開關(guān)損耗，而高頻則提供了更好的性能和更快的瞬態(tài)響應(yīng)。

在汽車市場中，由于對(duì)電子部件的強(qiáng)烈結(jié)構(gòu)需求，因此有朝著小型化的強(qiáng)烈趨勢(shì)。 KEMET電子公司EMEA傳感器和執(zhí)行器產(chǎn)品管理總監(jiān)Michael Freitag表示：“電感器本身至少是其中的一部分，可以通過使用金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)來使其小型化。高溫下電感的穩(wěn)定性是在具有高電流瞬變的非常苛刻的電氣條件下正確使用組件的關(guān)鍵因素。汽車工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是提高DC / DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率。因此，他們需要找到對(duì)于高頻開關(guān)和降低鐵損而言“可持續(xù)”的組件。當(dāng)然，對(duì)于汽車設(shè)計(jì)人員來說，在整個(gè)應(yīng)用中以及在低電壓以及高壓區(qū)域中，熱性能都是最大的爭論之一。

“我們擁有的金屬復(fù)合材料基本上是我們自己的開發(fā)，我們認(rèn)為它優(yōu)于市場上普遍提供的材料。我們不斷開發(fā)新材料和更好的成分，以提高零件本身的效率和性能為目標(biāo)。因此，影響基本上是物質(zhì)觀點(diǎn)，也是生產(chǎn)設(shè)備。這樣設(shè)置的目的是，任何種類的寄生蟲，增加間隙，電感器中可能會(huì)產(chǎn)生的類似現(xiàn)象都處于非常非常低的水平。這意味著我們從線圈到周圍的磁性材料都有更好的熱量附著，最終使您在此應(yīng)用中具有更好的性能?！? Michael Freitag說。

一個(gè)好的電感器的能力本質(zhì)上是減少可通過摻雜過程累積的鐵心鐵損。另一個(gè)要素是機(jī)械的可持續(xù)性。 “當(dāng)您使用較舊的技術(shù)幾年后，它們從外面變得生銹，因此幾年后它們的外觀不會(huì)很好。因此，我們介紹了金屬摻雜物，這些電感器的表面上沒有這種氧化作用。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已經(jīng)建立的生產(chǎn)流程有關(guān)?！边~克爾·弗賴塔格(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，該值會(huì)由于鐵磁芯的飽和而導(dǎo)致電感減小，通常約為10%。一些制造商認(rèn)為百分比不同，盡管與所示數(shù)字差別不大。請(qǐng)記住，每個(gè)組件的行為取決于集中磁通量的材料的飽和特性。實(shí)際上，一旦從設(shè)計(jì)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便會(huì)使用這種磁芯。產(chǎn)品的最終選擇必須考慮飽和現(xiàn)象的發(fā)生方式以及電路操作可能帶來的后果。

每個(gè)磁性成分在頻率上升時(shí)的行為都不同于純電感抗。實(shí)際上，在連續(xù)性方面，電阻DRC占主導(dǎo)地位。在相反的一側(cè)，沿電感分布的寄生電容部分的存在會(huì)導(dǎo)致諧振現(xiàn)象與阻抗上升平行，如在電感端子處所見。

在電源設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵要素是由紋波表示的，即在電源輸出端的不希望有的很小的周期性殘留直流電(DC)變化。這是由于電源內(nèi)部交流波形的抑制不完全所致。除了這種隨時(shí)間變化的現(xiàn)象外，在某些濾波器類別和信號(hào)處理網(wǎng)絡(luò)中還會(huì)在頻域中產(chǎn)生紋波。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的變化。另一個(gè)參數(shù)是DCR，即電感器的DC電阻，它是電感器對(duì)頻率接近0 Hz的信號(hào)具有的電阻值。用直流電測(cè)量的電感器的DCR通常很小，范圍從小于1/100Ω到幾歐姆(通常不超過4Ω)。

Kemet解決方案

Kemet提供的MPXV系列經(jīng)過優(yōu)化，可用于需求增長和電子系統(tǒng)采用要求高效率，低自發(fā)熱，低功耗和低直流電(DCR)的場合。MPXV系列電感器的復(fù)合金屬具有高導(dǎo)磁率，可以滿足這些要求。 MPXV電感器的質(zhì)量大大降低了熱量形式的功率損耗，使其對(duì)于極端的熱性能有用。

MPXV電感器以SMD形式提供，可以在高達(dá)155°C的溫度下工作，并且具有較低的噪音，從而使其可以在車輛的所有區(qū)域使用，包括引擎蓋下的惡劣工作環(huán)境。為了避免磁通量損失，電感器配備了EMI屏蔽，在該區(qū)域中，競爭產(chǎn)品存在問題。除AEC-Q200外，MPXV設(shè)備還通過了歐盟RoHS認(rèn)證：2011/65 / EU和(EU)2015/863。

電源的功能穩(wěn)定性也對(duì)其EMI輻射產(chǎn)生積極影響。必須始終滿足與技術(shù)電磁干擾(EMI)相對(duì)應(yīng)的要求，這可以提高電源的功能穩(wěn)定性。從一開始就進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟季植粫?huì)增加設(shè)計(jì)成本。通過消除對(duì)EMI濾波器，機(jī)械屏蔽，進(jìn)行EMI測(cè)試的時(shí)間以及對(duì)電路板進(jìn)行的大量修改，可以確保成本控制。以上就是汽車ECU應(yīng)用的功率電感器的相關(guān)概述，希望對(duì)大家有所幫助。