Induttori di Potenza in Composito Metallico YAGEO METCOM

Gli induttori sono uno dei componenti più utilizzati nei circuiti elettrici ed elettronici, insieme ai condensatori e ai resistori. Un induttore è un componente passivo di immagazzinamento dell'energia che conserva energia magnetica. La costruzione di un induttore è relativamente semplice, composta solo da un filo avvolto in una bobina. Il simbolo del circuito dell'induttore è il seguente:

Caratteristiche Elettriche di Base degli Induttori

La legge di Ohm nel caso di un'induttanza è espressa tramite la seguente equazione:

Questa equazione ci indica che la variazione della corrente attraverso un induttore non è istantanea. Quando un induttore viene alimentato, si genera immediatamente una tensione ai suoi capi. Tuttavia, la corrente che attraversa l’induttore non cambia bruscamente. In parole semplici, gli induttori oppongono resistenza ai cambiamenti di corrente — la corrente che attraversa l’induttore varia in modo esponenziale, come mostrato nella figura sottostante.

Per un circuito puramente induttivo, la tensione precede la corrente di 90o. Le forme d'onda della tensione e della corrente per un circuito puramente induttivo sono mostrate nella figura seguente:

Gli induttori si trovano in tutti i tipi di macchine e dispositivi elettrici che si basano sulla manipolazione dell'energia magnetica per il loro funzionamento. Esempi di tali macchine e dispositivi includono motori, trasformatori, relè, altoparlanti e alimentatori. Gli avvolgimenti e le bobine all'interno di motori, trasformatori e generatori sono esempi di induttori.

Induttori di Potenza METCOM

Il materiale di costruzione degli induttori svolge un ruolo fondamentale nel determinare le caratteristiche prestazionali degli induttori. Una delle principali applicazioni degli induttori è nei convertitori DC-DC e nelle alimentazioni elettriche a modalità commutata. Gli induttori sono spesso utilizzati nei filtri delle fasi di ingresso e di uscita delle alimentazioni elettriche a modalità commutata. Tuttavia, gli induttori realizzati con materiali convenzionali spesso non soddisfano le prestazioni richieste nelle applicazioni automobilistiche più esigenti. Gli induttori compositi in metallo, invece, rappresentano una soluzione ideale per le applicazioni SMPS (Switching Mode Power Supply) automobilistiche.

Il primo vantaggio degli induttori compositi metallici è rappresentato dalle caratteristiche di alta saturazione che garantiscono una maggiore tolleranza ai transienti di corrente. L'induttanza di una bobina varia con la temperatura. Tuttavia, gli induttori METCOM possono ridurre significativamente questo problema. Questi induttori offrono prestazioni stabili su un ampio intervallo di temperature. La temperatura massima di esercizio degli induttori della serie MPEV METCOM è di 180°C.

Vantaggi e Applicazioni

Gli induttori di potenza compositi metallici della serie METCOM MPEV sono progettati esplicitamente per alimentatori switching DC-DC nell'industria automobilistica. Gli induttori di potenza METCOM possono essere utilizzati negli alimentatori switching come induttori di potenza e induttori di filtro EMI. Alcune delle principali applicazioni degli induttori di potenza METCOM nell'industria automobilistica sono:

I vantaggi degli induttori di potenza METCOM MPEV sono:

Gli alimentatori a modalità commutata operano ad alte frequenze e hanno potenze nominali. Per questa ragione, il circuito di alimentazione è sempre a rischio di surriscaldamento, transitori di corrente e interferenze elettromagnetiche. Tutti questi problemi possono portare a danni al circuito e guasti ai componenti. La costruzione in metallo composito degli induttori METCOM garantisce una maggiore tolleranza ai transitori di corrente e temperature di esercizio più elevate. Di conseguenza, l'affidabilità e la durata dell'alimentatore migliorano significativamente. Inoltre, il basso rumore acustico e il flusso di dispersione magnetica aumentano l'efficienza energetica del SMPS (Switching Mode Power Supply).

La ricerca, la scienza dei materiali e lo sviluppo della polvere magnetica di KEMET offrono agli induttori di potenza METCOM caratteristiche eccellenti di resistenza al calore. Pertanto, le prestazioni di resistenza al calore degli induttori di potenza METCOM sono di gran lunga superiori a quelle dei suoi concorrenti, come illustrato nel grafico seguente.

Una dimostrazione strutturale sezionata degli induttori di potenza METCOM è fornita nella figura sottostante:

Il nucleo composito metallico dell'induttore di potenza è costituito da polvere magnetica, materiale legante e rivestimento isolante. Questo materiale composito garantisce prestazioni superiori e caratteristiche elettriche/termiche eccellenti. Il rivestimento isolante è necessario per evitare il contatto tra particelle, assicurando che il materiale del nucleo sia discontinuo. La discontinuità del materiale del nucleo impedisce la precoce saturazione del flusso magnetico dovuta a correnti parassite. Un nucleo saturo non può trasportare ulteriore flusso magnetico e comporta una perdita di energia dovuta al riscaldamento. La resistenza termica del rivestimento è ciò che permette il funzionamento a temperature elevate del MPEV. Tra i significativi vantaggi offerti dalla costruzione in metallo composito vi sono un valore di induttanza stabile, perdite per dispersione ridotte, stress del nucleo diminuito e una bassa temperatura operativa.

Alimentatori a Commutazione per Automobili

In questo momento, l'industria dei veicoli elettrici (EV) sta attraversando un boom e dominerà il panorama automobilistico nei prossimi anni. Gli alimentatori a commutazione sono sempre stati una parte integrante del sistema elettrico di qualsiasi automobile. Tuttavia, con l'avvento dei veicoli elettrici, l'importanza di questi alimentatori è aumentata esponenzialmente. Dai fari e indicatori ai servosterzi e ai sistemi di infotainment, tutti i sottosistemi elettronici di un veicolo dipendono dagli alimentatori a commutazione per il loro funzionamento. Inoltre, sistemi critici per la sicurezza come ABS, airbag, controllo della velocità di crociera, sistemi di prevenzione delle collisioni e servosterzo si affidano a alimentatori ad alte prestazioni. Pertanto, l'affidabilità e la sicurezza degli alimentatori automotive sono di fondamentale importanza. Il guasto o il malfunzionamento di un alimentatore può portare alla perdita di un sottosistema critico, con conseguenti incidenti e lesioni. In questo contesto, l'uso di componenti circuitali affidabili è cruciale. Gli induttori di potenza KEMET METCOM soddisfano gli standard di sicurezza, qualità e prestazioni richiesti dall'industria automobilistica convenzionale ed EV. Grazie alla loro tecnologia a metallo composito superiore, questi induttori garantiscono un'induttanza stabile e offrono valori più elevati di potenza e temperature operative.

Gli induttori di potenza KEMET METCOM MPEV sono anche utili per applicazioni in altri settori industriali oltre a quello automobilistico. Questi induttori di potenza possono essere utilizzati nei convertitori DC-DC e negli alimentatori a modalità commutata impiegati nei convertitori di potenza, nei sistemi di automazione e nei sistemi di elaborazione delle immagini. Gli induttori di potenza METCOM possono essere efficacemente utilizzati nei convertitori DC-DC fino a 48 V.

Famiglia di Prodotti

Gli induttori di potenza METCOM possono essere suddivisi in tre famiglie:

La famiglia di induttori MPX è adatta per applicazioni di consumo, commerciali e di grado industriale. La gamma di induttanza disponibile per questa famiglia è 0,1-100 µH. Le famiglie di induttori di potenza MPXV e MPEV sono progettate specificamente per applicazioni automobilistiche e sono qualificate secondo lo standard AEC-Q200. La gamma di induttanza disponibile per la famiglia MPXV è 0,1-100 µH, mentre per la MPEV è 0,47-47 µH. Gli induttori MPX e MPXV raggiungono una temperatura operativa fino a 155°C, mentre gli induttori MPEV arrivano fino a 180°C.

Un confronto tra induttori in composito metallico e induttori in ferrite è fornito nella figura seguente: