Inductores de Potencia de Metal Compuesto YAGEO METCOM
Los vehículos autónomos, ya sean automóviles o robots móviles, requieren cantidades significativas de energía para funcionar. En tareas de locomoción, especialmente, los circuitos de suministro de energía se ponen a prueba. Los componentes a nivel de placa, como inductores, resistencias y MOSFETs, deben ser lo suficientemente robustos para manejar transitorios de voltaje, pero también lo suficientemente eficientes para utilizar la mínima energía de la batería. Este artículo de YAGEO explora los beneficios de los inductores de potencia METCOM de material compuesto metálico en aplicaciones móviles de conmutación DC-DC.
Los inductores son uno de los componentes de circuitos eléctricos y electrónicos más utilizados, junto con los condensadores y las resistencias. Un inductor es un componente pasivo de almacenamiento de energía que almacena energía magnética. La construcción de un inductor es relativamente sencilla, ya que consiste únicamente en un hilo enrollado en forma de bobina. El símbolo del circuito para el inductor es el siguiente:
Símbolo esquemático de un inductor
Figura 1
Características Eléctricas Básicas de los Inductores
La ley de Ohm en el caso de un inductor se expresa mediante la siguiente ecuación:
Esta ecuación nos indica que la tasa de cambio de corriente a través de un inductor no es instantánea. Cuando se alimenta un inductor, se desarrolla un voltaje a través del inductor de manera inmediata. Sin embargo, la corriente a través del inductor no cambia de forma abrupta. En palabras sencillas, los inductores resisten el cambio de corriente: la corriente a través del inductor cambia de manera exponencial, como se muestra en la figura a continuación.
Corriente del inductor
Figura 2
Para un circuito puramente inductivo, el voltaje adelanta a la corriente en 90°. Las formas de onda de voltaje y corriente para un circuito puramente inductivo se muestran en la figura a continuación:
Formas de onda de voltaje y corriente para un circuito inductivo
Figura 3
Los inductores se encuentran en todo tipo de máquinas y dispositivos eléctricos que dependen de la manipulación de la energía magnética para su funcionamiento. Ejemplos de estas máquinas y dispositivos incluyen motores, transformadores, relés, altavoces y fuentes de alimentación. Los devanados y bobinas dentro de los motores, transformadores y generadores son ejemplos de inductores.
Inductores de Potencia METCOM
El material de construcción de los inductores desempeña un papel fundamental en la determinación de las características de rendimiento de los inductores. Una aplicación principal de los inductores es en los convertidores DC-DC y las fuentes de alimentación conmutadas. Los inductores se utilizan frecuentemente en los filtros de las etapas de entrada y salida de las fuentes de alimentación conmutadas. Sin embargo, los inductores fabricados con materiales convencionales suelen quedarse cortos en rendimiento cuando se trata de aplicaciones automotrices exigentes. No obstante, los inductores de compuesto metálico son una solución ideal para las aplicaciones automotrices de SMPS (Fuente de Alimentación conmutada).
La primera ventaja de los inductores compuestos de metal es las características de alta saturación que proporcionan una mayor tolerancia a los transientes de corriente. La inductancia de una bobina varía con la temperatura. Sin embargo, los inductores METCOM pueden reducir significativamente este problema. Estos inductores ofrecen un rendimiento estable en un amplio rango de temperaturas. La temperatura máxima de operación de los inductores METCOM de la serie MPEV es de 180oC.
Inductor de potencia serie METCOM MPEV
Figura 4
Ventajas y Aplicaciones
La serie de inductores de potencia compuestos de metal METCOM MPEV está diseñada específicamente para fuentes de alimentación conmutadas DC-DC en la industria automotriz. Los inductores de potencia METCOM pueden utilizarse en fuentes de alimentación conmutadas como inductores de potencia y como inductores de filtro EMI. Algunas de las principales aplicaciones de los inductores de potencia METCOM en la industria automotriz son:
- Faros LED
- Paneles del grupo de instrumentos
- Pantallas de visualización frontal (HUD)
- Bombas de aceite eléctricas (EOP)
- Bombas de agua eléctricas (EWP)
- Dirección asistida eléctrica (EPS)
Ventajas de los inductores de potencia METCOM MPEV:
- Mayor tolerancia a transitorios de corriente
- Configuración SMD
- Rango de inductancia de 0.47-47 μH
- Temperatura máxima de operación: 180oC
- Bajo ruido acústico
- Flujo de fuga magnética bajo
- Calificado según AEC-Q200
Las fuentes de alimentación conmutadas operan a altas frecuencias y tienen especificaciones de potencia. Debido a esta razón, el circuito de la fuente de alimentación siempre está en riesgo de sobrecalentamiento, transitorios de corriente e interferencia electromagnética. Todos estos problemas pueden provocar daños en el circuito y fallos en los componentes. La construcción metálica compuesta de los inductores METCOM garantiza una mayor tolerancia a los transitorios de corriente y temperaturas de operación más altas. Por lo tanto, la fiabilidad y la durabilidad de la fuente de alimentación mejoran significativamente. Además, el bajo ruido acústico y el flujo de fuga magnético mejoran la eficiencia energética de la SMPS (Fuente de Alimentación en Modo Conmutado).
La investigación de KEMET, la ciencia de materiales y el desarrollo de polvo magnético brindan a los inductores de potencia METCOM excelentes características de resistencia al calor. Por lo tanto, el rendimiento de resistencia al calor de los inductores de potencia METCOM es mucho mayor que el de sus competidores, como se muestra en el siguiente gráfico.
Características de resistencia al calor de los inductores de potencia METCOM
Figura 5
Una demostración estructural en corte de los inductores de potencia METCOM se proporciona en la figura a continuación:
Estructura interna del inductor de potencia METCOM
Figura 6
El núcleo compuesto de metal del inductor de potencia está formado por polvo magnético, material aglutinante y un recubrimiento aislante. Este material compuesto garantiza un rendimiento superior y características eléctricas/térmicas excepcionales. El recubrimiento aislante es necesario para evitar el contacto entre partículas, asegurando que el material del núcleo sea discontinuo. La discontinuidad del material del núcleo evita la saturación temprana del flujo magnético debido a las corrientes de Foucault. Un núcleo saturado no puede soportar más flujo magnético, lo que resulta en una pérdida de energía debido al calentamiento. La resistencia a la temperatura del recubrimiento es lo que permite la operación a altas temperaturas de MPEV. Las ventajas significativas ofrecidas por la construcción compuesta de metal incluyen un valor de inductancia estable, menores pérdidas por fuga, disminución del estrés del núcleo y bajas temperaturas.
Fuentes de Alimentación con Conmutación para Automoción
En este momento, la industria de los vehículos eléctricos (VE) está atravesando un auge y dominará el panorama automotriz en los próximos años. Las fuentes de alimentación conmutadas siempre han sido una parte integral del sistema eléctrico de cualquier automóvil. Sin embargo, con la llegada de los VEs, la importancia de estas fuentes de alimentación ha aumentado exponencialmente. Desde los faros y los indicadores hasta la dirección asistida y los sistemas de infoentretenimiento, todos los subsistemas electrónicos de un vehículo dependen de fuentes de alimentación conmutadas para su funcionamiento. Además, los sistemas críticos de seguridad, como el ABS, los airbags, el control de crucero, la prevención de colisiones y la dirección asistida, dependen de fuentes de alimentación de alto rendimiento. Por lo tanto, la fiabilidad y la seguridad de las fuentes de alimentación automotrices son de suma importancia. La falla o el mal funcionamiento de una fuente de alimentación puede conducir a la pérdida de un subsistema crítico, lo que podría resultar en accidentes y lesiones. En este contexto, el uso de componentes de circuito confiables es crucial. Los inductores de potencia KEMET METCOM cumplen con los estándares de seguridad, calidad y rendimiento requeridos por la industria automotriz convencional y de VEs. Con su tecnología superior de metal compuesto, estos inductores proporcionan una inductancia estable y ofrecen mayores calificaciones de potencia y temperatura.
Sistema de conversión de potencia automotriz
Figura 7
Los inductores de potencia KEMET METCOM MPEV también son valiosos para aplicaciones en otras industrias además de la industria automotriz. Estos inductores de potencia pueden ser utilizados en convertidores DC-DC y fuentes de alimentación conmutadas empleadas en convertidores de potencia, sistemas de automatización y sistemas de procesamiento de imágenes. Los inductores de potencia METCOM pueden ser utilizados de manera efectiva en convertidores DC-DC de hasta 48 V.
Familia de Productos
Los inductores de potencia METCOM pueden agruparse en tres familias:
- MPX
- MPXV
- MPEV
La familia de inductores MPX es adecuada para aplicaciones de consumo, comerciales e industriales. El rango de inductancia disponible para esta familia es de 0.1-100 µH. Las familias de inductores de potencia MPXV y MPEV están diseñadas específicamente para aplicaciones automotrices y cuentan con la certificación AEC-Q200. El rango de inductancia disponible para la familia MPXV es de 0.1-100 µH, mientras que para MPEV es de 0.47-47 µH. Los modelos MPX y MPXV alcanzan hasta 155°C de temperatura de funcionamiento, mientras que los inductores MPEV llegan incluso hasta 180°C.
En la siguiente figura se proporciona una comparación entre inductores de compuesto metálico y de ferrita:
Comparación de inductores de ferrita y compuestos metálicos
Figura 8
Etiquetas de artículo
