YAGEO METCOM Metall-Verbund-Power-Induktivitäten

Induktoren gehören zusammen mit Kondensatoren und Widerständen zu den am häufigsten verwendeten Bauelementen in elektrischen und elektronischen Schaltkreisen. Ein Induktor ist ein passives Energiespeicherelement, das magnetische Energie speichert. Der Aufbau eines Induktors ist relativ einfach und besteht lediglich aus einem Draht, der zu einer Spule gewickelt ist. Das Schaltzeichen des Induktors sieht wie folgt aus:

Grundlegende elektrische Eigenschaften von Induktivitäten

Das Ohmsche Gesetz im Fall einer Induktivität wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

Diese Gleichung zeigt uns, dass die Änderungsgeschwindigkeit des Stroms durch eine Spule nicht sofort erfolgt. Wenn eine Spule mit Strom versorgt wird, entsteht sofort eine Spannung über der Spule. Der Strom durch die Spule ändert sich jedoch nicht abrupt. Einfach ausgedrückt: Spulen widerstehen einer Änderung des Stroms – der Strom durch die Spule ändert sich auf exponentielle Weise, wie in der untenstehenden Abbildung dargestellt.

Für eine rein induktive Schaltung liegt die Spannung um 90° vor dem Strom. Die Spannungs- und Stromkurven für eine rein induktive Schaltung sind in der unten stehenden Abbildung dargestellt:

Induktivitäten finden sich in allen Arten von elektrischen Maschinen und Geräten, die für ihre Funktion auf die Manipulation magnetischer Energie angewiesen sind. Beispiele für solche Maschinen und Geräte sind Motoren, Transformatoren, Relais, Lautsprecher und Stromversorgungen. Wicklungen und Spulen in Motoren, Transformatoren und Generatoren sind Beispiele für Induktivitäten.

METCOM Leistungsinduktivitäten

Das Baumaterial von Induktivitäten spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Leistungsmerkmale von Induktivitäten. Eine wichtige Anwendung von Induktivitäten liegt in Gleichspannungswandlern (DC-DC-Convertern) und Schaltnetzteilen. Induktivitäten werden häufig bei den Eingangs- und Ausgangsfilters von Schaltnetzteilen eingesetzt. Allerdings weisen Induktivitäten aus herkömmlichen Materialien oft eine unzureichende Leistung auf, insbesondere bei anspruchsvollen Automobilanwendungen. Metallkomposit-Induktivitäten stellen hingegen eine ideale Lösung für Anwendungen in automobilen Schaltnetzteilen (SMPS, Switching Mode Power Supply) dar.

Der erste Vorteil von Metall-Verbundinduktivitäten sind die hohen Sättigungseigenschaften, die eine höhere Toleranz gegenüber Stromtransienten bieten. Die Induktivität einer Spule variiert mit der Temperatur. METCOM-Induktivitäten können dieses Problem jedoch erheblich reduzieren. Diese Induktivitäten bieten eine stabile Leistung über einen erweiterten Temperaturbereich. Die maximale Betriebstemperatur der METCOM-Induktivitäten der MPEV-Serie beträgt 180°C.

Vorteile und Anwendungen

Die Metall-Verbund-Leistungsinduktivitäten der METCOM MPEV-Serie wurden speziell für DC-DC-Schaltstromversorgungen in der Automobilindustrie entwickelt. METCOM-Leistungsinduktivitäten können in Schaltstromversorgungen sowohl als Leistungsinduktivitäten als auch als EMI-Filter-Induktivitäten eingesetzt werden. Zu den wichtigsten Anwendungen der METCOM-Leistungsinduktivitäten in der Automobilindustrie gehören:

Vorteile der METCOM MPEV Leistungsinduktivitäten sind:

Schaltnetzteile arbeiten mit hohen Frequenzen und besitzen Leistungsspezifikationen. Aus diesen Gründen ist die Stromversorgungsschaltung stets dem Risiko von Überhitzung, Stromspitzen und elektromagnetischen Störungen ausgesetzt. All diese Probleme können zu Schäden an der Schaltung und zum Ausfall von Komponenten führen. Die Verbundmetallkonstruktion der METCOM-Induktivitäten gewährleistet eine höhere Toleranz gegenüber Stromspitzen und höhere Betriebstemperaturen. Somit wird die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Stromversorgung erheblich verbessert. Darüber hinaus verbessern geringer akustischer Geräuschpegel und geringer magnetischer Streufluss die Energieeffizienz des SMPS (Schaltnetzteil).

Die Forschung, Materialwissenschaft und Entwicklung von magnetischem Pulver durch KEMET verleihen METCOM-Leistungsinduktivitäten ausgezeichnete Hitzebeständigkeitsmerkmale. Daher ist die Hitzebeständigkeitsleistung von METCOM-Leistungsinduktivitäten weitaus höher als die der Konkurrenz, wie im folgenden Diagramm dargestellt.

Eine Schnittdarstellung der Struktur von METCOM-Leistungsinduktivitäten ist in der Abbildung unten dargestellt:

Der Metallverbundkern des Leistungsinduktors besteht aus magnetischem Pulver, Bindematerial und einer Isolierschicht. Dieses Verbundmaterial gewährleistet eine überlegene Leistung sowie hervorragende elektrische und thermische Eigenschaften. Die Isolierschicht ist notwendig, um den Kontakt zwischen den Partikeln zu verhindern, sodass das Kernmaterial diskontinuierlich wird. Die Diskontinuität des Kernmaterials verhindert eine frühzeitige magnetische Flusssättigung, die durch Wirbelströme verursacht wird. Ein gesättigter Kern kann keinen weiteren magnetischen Fluss aufnehmen und führt infolgedessen zu Energieverlust durch Erwärmung. Die Temperaturbeständigkeit der Beschichtung ermöglicht den Hochtemperaturbetrieb von MPEV. Bedeutende Vorteile der Konstruktion aus Verbundmetall umfassen einen stabilen Induktivitätswert, geringere Streuverluste, reduzierten Kernstress und niedrige Temperaturen.

Automotive-Schaltnetzteile

Die Elektrofahrzeugbranche erlebt derzeit einen Boom und wird in den kommenden Jahren die Automobilindustrie dominieren. Schaltnetzteile waren schon immer ein integraler Bestandteil des elektrischen Systems eines Autos. Mit dem Aufkommen von Elektrofahrzeugen hat ihre Bedeutung jedoch exponentiell zugenommen. Von Scheinwerfern und Blinkern bis hin zu Servolenkung und Infotainmentsystemen – alle elektronischen Teilsysteme eines Fahrzeugs sind für ihren Betrieb auf Schaltnetzteile angewiesen. Darüber hinaus verlassen sich sicherheitskritische Systeme wie ABS, Airbags, Tempomat, Kollisionsvermeidung und Servolenkung ebenfalls auf Hochleistungs-Schaltnetzteile. Daher sind die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Kfz-Schaltnetzteilen von höchster Bedeutung. Ein Ausfall oder eine Fehlfunktion eines Netzteils kann zum Verlust eines kritischen Teilsystems führen und somit Unfälle und Verletzungen verursachen. In diesem Zusammenhang ist die Verwendung zuverlässiger Schaltkreiskomponenten entscheidend. KEMET METCOM-Leistungsinduktivitäten erfüllen die Sicherheits-, Qualitäts- und Leistungsstandards, die in der konventionellen und der Elektrofahrzeugindustrie gefordert werden. Dank ihrer überlegenen Zusammensetzung aus Metalltechnologie bieten diese Induktivitäten stabile Induktivität sowie höhere Leistungs- und Temperaturwerte.

KEMET METCOM MPEV Leistungsinduktivitäten sind auch in anderen Branchen abseits der Automobilindustrie von großem Nutzen. Diese Leistungsinduktivitäten können in DC-DC-Wandlern und Schaltnetzteilen eingesetzt werden, die in Stromwandlern, Automatisierungssystemen und Bildverarbeitungssystemen verwendet werden. METCOM Leistungsinduktivitäten können effektiv in DC-DC-Wandlern bis zu 48 V eingesetzt werden.

Produktfamilie

METCOM-Leistungsinduktivitäten können in drei Familien unterteilt werden:

Die MPX-Familie von Induktivitäten ist geeignet für Anwendungen im Consumer-, Handels- und Industriebereich. Der verfügbare Induktivitätsbereich dieser Familie liegt zwischen 0,1-100 µH. Die MPXV- und MPEV-Familien von Leistungsinduktivitäten sind speziell für Automobilanwendungen entwickelt und erfüllen die AEC-Q200-Qualifikation. Der verfügbare Induktivitätsbereich der MPXV-Familie liegt zwischen 0,1-100 µH, während er bei MPEV zwischen 0,47-47 µH liegt. MPX und MPXV erreichen eine Betriebstemperatur von bis zu 155 °C, während die MPEV-Induktivitäten sogar bis zu 180 °C gehen.

Ein Vergleich von Metallkomposit- und Ferritinduktoren wird in der folgenden Abbildung dargestellt: