揭密汽車領(lǐng)域的新型被動器件應(yīng)用
以前,車載用的DCDC轉(zhuǎn)換器和一般的民用品相比,一般普遍使用100kHz不到的比較低的驅(qū)動,但是最近為了小型化,民用的電子設(shè)備里使用的開關(guān)頻率迅速上升,過去的環(huán)狀卷線型的電源電感小型化了,向SMD化轉(zhuǎn)變。
環(huán)狀卷線的線圈基本上是靠手工卷線,操作員工不同,參差很大。但是由于SMD化后,自動卷線,不僅做到了小型化,更提高了品質(zhì)的穩(wěn)定性。
另一方面,汽車大部分都有AM收音,考慮到收音噪音的影響,DCDC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率需要避開AM收音頻率帶(AM收音頻率帶540~1620kHz)。
因此,要將開關(guān)頻率提高到500kHz以上,就必須一下子把頻率帶做到1.6MHz之上,但是以現(xiàn)狀來看很難。這是轉(zhuǎn)換器小型化的難點。
另外,電源電感會伴隨發(fā)熱,在高溫下使用的情況下,有適用溫度的上限,還受自身升溫的制約。
也就是說假定周圍溫度為室溫~65℃,民用可以上升40℃,與此相對使用在高溫環(huán)境下的話,允許溫度上升的空間小,可能會導(dǎo)致通過的電流小于民用產(chǎn)品的電流。
一直以來,一般的電感是以Ni-Zn系的鐵氧體作為磁芯的,這種材料雖然強度較高,但是飽和磁束密度較低,高溫時,飽和磁束密度會降低,在電子部件驅(qū)動日趨低電壓,大電流化的今日,這類小型化產(chǎn)品無法對應(yīng)大電流。要在高溫環(huán)境下通過更大的電流,就要使用由飽和磁束密度高且損耗小的Mn-Zn鐵氧體磁芯構(gòu)成的電感。一般而言,Mn-Zn鐵氧體材料的電感,磁芯的中腳部分會形成Gap,磁芯的中腳部分開始較容易飽和。如圖4 VLM所示,結(jié)構(gòu)是由口字形磁芯(磁性結(jié)合型磁芯)和棒狀磁芯組成。采用了這種構(gòu)造后,將本來容易產(chǎn)生飽和的中心磁芯的中腳部分分成上下兩部分,在上下根部形成Gap,不易出現(xiàn)部分飽和,能夠容許更大電流通過。另外,由于Gap分散在卷線的上下兩端,可以減少從Gap泄漏的磁束對卷線的影響。過電流損失減少,電源效率也提高了。再者,還可使用金屬磁芯的電感。它的飽和磁束密度更高,受溫度影響飽和電流的變化很少。如圖6 ERM6050所示。金屬磁芯的電感還有另外一款復(fù)合金屬型的電感(圖7 SPM系列)。
我們不能否定電源電感中泄漏的磁束不會引起各9種誤動作,所以就致力于把Gap做到線圈的下方(圖2 LTF5022);把Gap轉(zhuǎn)到電感內(nèi)部(圖4 VLM系列)。
受各種電子器件控制的影響,電源電感的可聽頻率帶信號可能重疊,發(fā)出嘶響。如果安裝在引擎室內(nèi)沒有任何問題,但是隨著對車內(nèi)環(huán)境安靜性的提高,這類器件安裝在引擎室之外的場所時,電源電感的低噪音對策就顯得尤為重要。
可聽頻率帶的信號只要通電,就不能完全抑制鳴叫的發(fā)生。但是為了降低鳴叫,可以通過采取使用低磁致伸縮材料,減少組成部件,向更小型化發(fā)展,及固定部件盡可能把固有頻率提高到可聽頻率帶之上這類方法解決。
如同圖7 SPM系列這類的復(fù)合金屬型產(chǎn)品不僅僅能對應(yīng)高溫時的大電流,因為繞線和磁芯材料是一體成形的,更能有效抑制繞線的振動,降低鳴叫。
隨著今后電動汽車及混合動力車的發(fā)展,汽車的電子化也將加速發(fā)展。與此同時,對應(yīng)的被動部件也將不斷地向小型化,生產(chǎn)自動化,SMD化演變??梢灶A(yù)計未來的需求會越來越大。
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