Катушки индуктивности Murata для преобразователей постоянного тока

Опубликовано 26.08.2010 Ведущий Антон Степанов

В настоящее время в силовых цепях мобильных устройств с батарейным питанием используются рабочие напряжения различного диапазона.
По этой причине возникает необходимость в преобразователях постоянного тока, которые будут конвертировать напряжение питания устройства в номинальное рабочее напряжение каждой из этих схем. В этой связи широкое применение нашли неизолированные чопперные повышающе-понижающие преобразователи.
Ключевым компонентом таких схем является силовая катушка индуктивности, потери на которой существенно влияют на КПД всего преобразователя. Проволочные катушки индуктивности экранируются для предотвращения рассеяния магнитного потока.
В компонентах серии LQH производства Murata используется структура с замкнутой магнитной индукцией:
их обмотка экранирована со всех сторон путем покрытия эпоксидной смолой с наполнителем из магнитного порошка, которая предотвращает рассеяние магнитного потока. Элементы этой серии имеют более простую структуру, чем большинство из представленных сегодня на рынке силовых катушек индуктивности с замкнутым магнитным потоком на базе тороидальных ферритовых сердечников.
Благодаря такой конструкции в дросселях серии LQH максимально используется пространство намотки, что позволяет уменьшить их общие габариты и высоту за счет большей компактности конструкции.
Максимально допустимый ток проволочной катушки индуктивности определяется характеристикой постоянного тока намагничивания. Последняя, в свою очередь, зависит от токовой характеристики индуктивности, вид которой изменяется с ростом температуры, вызванным тепловыделением из-за активных потерь на обмотке. Обе эти характеристики удалось улучшить путем оптимизации структуры и состава магнитопорошкового наполнителя. В конструкции силовых катушек индуктивности компании Murata достигнуто оптимальное сочетание этих двух параметров, обеспечивающее наибольшее значение максимально допустимого тока.
В качестве примера рассмотрим график КПД DC/DC-конвертора, оснащенного катушкой индуктивности из ассортимента компании Murata
(LQH3NPN220N, индуктивность 22 мкГн, размеры 3х3 мм).
Для оценки компанией Murata использовался повышающий преобразователь постоянного тока с частотой переключения 1 МГц. В целях сравнения специалисты компании Murata измерили характеристики той же схемы при использовании катушки другого производителя с тороидальным ферритовым сердечником размером 4х4х1,2 мм.
Испытания показали, что, хотя объем катушки серии LQH составляет менее половины от объема дросселя с тороидальным сердечником, компонент LQH обеспечивает ту же эффективность преобразования.
Таким образом, использование элементов данной серии позволяет уменьшить габариты и профиль мобильной аппаратуры.