Не выше 4 мм – низкопрофильные силовые дроссели поверхностного монтажа

13 мая 2014

Аудио- и видеотехника, домашняя и офисная электроника, аппаратура связи, компьютерная техника, измерительное и медицинское оборудование – всюду применяются низковольтные импульсные регуляторы напряжения. Высота корпусов микросхем в этих регуляторах – не более 2 мм, и, при современных требованиях к экономии пространства, для них просто необходимы низкопрофильные дроссели, например, производства компании Sumida.

Концерн Sumida с 1965 года начал выпускать катушки индуктивности, постепенно заняв одно из лидирующих мест в мировом разделении труда по поставкам высококачественных моточных изделий. Sumida имеет обширнейший портфель индуктивных компонентов для силовых и сигнальных применений в различном электронном оборудовании. Особое место занимают комплектующие, аттестованные для применения в автомобилях и имеющие допустимую рабочую температуру 125°С или 150°С. Объем продаж Sumida в 2013 году превысил 60 млрд. иен – огромная величина для узкоспециализированной компании. В настоящее время каталог продукции компании содержит свыше 31000 различных изделий, выполненных с использованием самых передовых технологий, разрабатываемых в научных центрах корпорации, расположенных в Японии, США, Канаде, Китае и на Тайване. Вся продукция Sumida производится за пределами Японии в различных регионах Азии, а также в Мексике, что позволяет, наряду с высоким качеством (все производства сертифицированы по ISO 9000) выпускаемой продукции, свести к минимуму затраты и, соответственно, себестоимость.

Одной из основных тенденций развития электронного оборудования является его миниатюризация, особенно в отношении уменьшения высоты решений. В частности, весьма востребованные в современной аппаратуре низковольтные импульсные регуляторы напряжения мощностью до нескольких десятков ватт и на токи в десятки ампер могут быть выполнены с использованием микросхем в корпусах для поверхностного монтажа толщиной менее 2 мм. При этом рабочие частоты таких преобразователей составляют от нескольких сотен килогерц до единиц мегагерц. Это определяет потребность в силовых пассивных компонентах – дросселях и конденсаторах – с высокой удельной энергоемкостью и мощностью в малогабаритных низкопрофильных корпусах для поверхностного монтажа.

Для массового применения в низковольтных сильноточных цепях преобразователей напряжения и импульсных регуляторов в составе ноутбуков и серверов, Sumida предлагает дроссели с сердечниками, изготовленными из порошкового железа. Этот материал позволяет значительно снизить стоимость дросселей по сравнению с использованием альсиферов или пресспермов. При этом сохраняется возможность работы с довольно большой средней индукцией в сердечнике (по сравнению с ферритами), и доступны приемлемые величины относительной магнитной проницаемости. Отсутствие явно выраженного воздушного зазора в сердечнике из порошкового железа позволяет значительно уменьшить рассеивание магнитного потока за пределы дросселя и таким образом снизить создаваемые им помехи. Основной недостаток порошкового железа – сравнительно большие потери в сердечнике: на полпорядка-порядок по сравнению с другими магнитодиэлектриками и на полтора-два порядка – с современными силовыми ферритами. Однако с этим можно мириться при использовании преобразователей в глубоком режиме непрерывного тока на не слишком высоких частотах. При этом особенно важно, что низкопрофильная конструкция дросселей позволяет чрезвычайно эффективно отводить тепло из сердечника и рассеивать его на печатную плату и в воздух, поэтому можно допускать довольно большие удельные потери в сердечнике. Серии дросселей CDMC6D28NP, CDMC8D28NP и CDMC104NP, параметры которых представлены в таблицах 1…3, могут использоваться в преобразователях с выходной мощностью 5…8, 10…12 и 15…20 Вт соответственно.

Таблица 1. Основные электрические параметры силовых дросселей серии CDMC6D28NP

Наименование Номинальная индуктивность, нГн Сопротивление обмотки, мОм Ток насыщения, А Тепловой ток, А
максимум типовое минимум типовой минимум типовой
CDMC6D28NP-R20MC 200 2.5 2.1 21.7 27.2 17.4 19.8
CDMC6D28NP-R30MC 300 3.2 2.7 15.4 19.3 16.1 18.2
CDMC6D28NP-R47MC 470 4.2 3.5 13.6 17.0 14.0 15.9
CDMC6D28NP-R68MC 680 5.4 4.5 11.3 14.2 12.1 13.7
CDMC6D28NP-1R0MC 1000 8.8 7.3 8.8 11.0 9.5 10.8
CDMC6D28NP-1R5MC 1500 12.5 10.4 7.3 9.2 7.6 8.6
CDMC6D28NP-2R2MC 2200 19.3 16.1 6.0 7.6 6.0 6.8
CDMC6D28NP-3R3MC 3300 30.6 25.5 5.0 6.3 4.9 5.5
CDMC6D28NP-4R7MC 4700 46.4 38.7 4.3 5.4 3.7 4.2

 

Таблица 2. Основные электрические параметры силовых дросселей серии CDMC8D28NP

Наименование Номинальная
индуктивность, нГн
Сопротивление обмотки, мОм Ток насыщения, А Минимальный тепловой ток, А
максимум типовое минимум типовой
CDMC8D28NP-R18MC 180 1.6 1.33 28.7 35.9 25.8
CDMC8D28NP-R39MC 390 2.8 2.32 19.8 24.7 19.9
CDMC8D28NP-R68MC 680 4.6 3.84 16.0 20.0 15.4
CDMC8D28NP-1R2MC 1200 7.0 5.8 12.2 15.3 12.9
CDMC8D28NP-1R8MC 1800 12.6 10.5 9.4 11.8 9.3
CDMC8D28NP-2R2MC 2200 16.1 13.4 8.8 11.0 8.1
CDMC8D28NP-3R3MC 3300 22.2 18.5 7.0 8.8 7.3
CDMC8D28NP-3R9MC 3900 24.1 20.1 6.4 8.0 7.1

 

Таблица 3. Основные электрические параметры силовых дросселей серии CDMC104NP

Наименование Номинальная
индуктивность, нГн
Типичное сопротивление обмотки, мОм Минимальный ток насыщения, А Минимальный
тепловой ток, А
при 20°С при 125°С
CDMC104NP-R36M 360 1.1 28.0 27.0 25.0
CDMC104NP-R56M 560 1.48 22.0 21.0 21.0

 

Данные в таблицах 1…3 представлены при выполнении следующих условий:

  • Индуктивность измеряется на частоте 1 МГц.
  • Сопротивление обмотки измеряется на постоянном токе при температуре 20°С.
  • Ток насыщения – постоянный ток через обмотку дросселя (при температуре окружающей среды 20°С), при котором индуктивность снижается до 80%, по сравнению с начальной величиной индуктивности.
  • Тепловой ток – постоянный ток через обмотку дросселя, при котором ее перегрев составляет 40°С (при температуре окружающей среды 20°С).

Выходное напряжение при этом может составлять от долей вольта до 2…3 В. Они выполнены в корпусах для поверхностного монтажа высотой не более 3 и 4 мм (рисунки 1…3) и имеют длительно допустимую рабочую температуру 125°С.

Рис. 1. Внешний вид, габаритные размеры и посадочное место на печатной плате дросселей серии CDMC6D28NP

Рис. 1. Внешний вид, габаритные размеры и посадочное место на печатной плате дросселей серии CDMC6D28NP

Рис. 2. Внешний вид, габаритные размеры и посадочное место на печатной плате дросселей серии CDMC8D28NP

Рис. 2. Внешний вид, габаритные размеры и посадочное место на печатной плате дросселей серии CDMC8D28NP

Рис. 3. Внешний вид, габаритные размеры и посадочное место на печатной плате дросселей серии CDMC104NP

Рис. 3. Внешний вид, габаритные размеры и посадочное место на печатной плате дросселей серии
CDMC104NP


Для еще более миниатюрных и тонких решений, востребованных в современной мобильной аппаратуре (планшеты, смартфоны, твердотельные накопители с интерфейсом USB 3.0, маломощное оборудование беспроводной связи и т.п.), Sumida в 2014 году выпустила две новые линейки силовых дросселей в ультратонких корпусах для поверхностного монтажа. Одна из линеек представлена сериями дросселей 252010CDMC/DS, 252012CDMC/DS, 0410CDMCB/DS, 0412CDMCB/DS, 0412CDMC/DS, 0415CDMCB/DS, 0415CDMC/DS, 0420CDMCB/DS, 0420CDMC/DS, 0512CDMCB/DS, 0512CDMC/DS, 0520CDMCB/DS, 0520CDMC/DS с сердечниками из порошкового железа. Они имеют толщину корпусов 1…2 мм и перекрывают диапазон мощностей преобразователей приблизительно 0.5…5 Вт. Основные параметры этих дросселей представлены в таблице 4.

Таблица 4. Основные электрические параметры силовых дросселей серий 25ххххCDMCхх, 04ххCDMCхх и 05ххCDMCхх

Наименование Диапазон индуктивностей, мкГн Диапазон токов, А
252010CDMC/DS 0.47…4.7 1.4…4.4
252012CDMC/DS 0.47…4.7 1.6…5
0420CDMCB/DS 0.22…22 1.6…15
0420CDMC/DS 0.22…22
0415CDMCB/DS 0.33…10 1.8…10
0415CDMC/DS 1 7.8
0412CDMCB/DS 0.47…10 1.6…8.2
0412CDMC/DS 0.47…10 1.0…8.2
0410CDMCB/DS 0.47…4.7 1.4…4.2
0520CDMCB/DS 0.33…15 2.5…14
0520CDMC/DS
0512CDMCB/DS 2.2…11.5

 

Для обеспечения максимально быстрой реакции импульсных регуляторов напряжения на скачки нагрузки, они должны работать на частотах свыше 1 МГц с большими пульсациями тока дросселя. Чтобы при этом потери в сердечнике и обмотке оставались в допустимых пределах, Sumida выпускает новую линейку дросселей с ферритовыми сердечниками, представленную сериями C201610, C252010 и C252012. Основные параметры этих дросселей представлены в таблицах 5…7.

Таблица 5. Основные электрические параметры силовых дросселей серии C201610

Наименование Номинальная индуктивность, мкГн Сопротивление обмотки, мОм Типичный ток
насыщения, А
Типичный
тепловой ток, А
максимум типовое
C201610WB-R47 0.47 81.3 65 2.1 2.0
C201610LDB-1R0 1 131 105 1.2 1.5
C201610WB-1R5 1.5 150 120 1.2 1.4
C201610WB-2R2 2.2 169 135 0.85 1.3
C201610WB-4R7 4.7 538 430 0.6 0.8

 

Таблица 6. Основные электрические параметры силовых дросселей серии C252010

Наименование Номинальная
индуктивность, мкГн
Сопротивление обмотки, мОм Типичный ток
насыщения, А
Типичный
тепловой ток, А
максимум типовое
C252010LDB-1R0 1.0 131 105 1.5 1.7
C252010WB-1R0 1.0 100 80 1.7 1.9
C252010HPB-1R5 1.5 138 110 1.2 1.7
C252010HPB-2R2 2.2 225 180 1.4 1.2
C252010LDB-2R2 2.2 181 145 0.8 1.4
C252010HPB-3R3 3.3 338 270 0.8 1.0
C252010WB-3R3 3.3 288 230 1.0 1.0
C252010HPB-4R7 4.7 338 270 0.7 1.0
C252010LDB-4R7 4.7 206 165 0.3 1.3
C252010WB-4R7 4.7 400 320 0.8 0.9

 

Таблица 7. Основные электрические параметры силовых дросселей серии C252012

Наименование Номинальная
индуктивность, мкГн
Сопротивление обмотки, мОм Типичный ток
насыщения, А
Типичный
тепловой ток, А
максимум типовое
C252012WB-1R0 1.0 100 80 2.0 1.9
C252012WB-1R5 1.5 131 105 1.6 1.7
C252012WB-2R2 2.2 163 130 1.5 1.4
C252012WB-3R3 3.3 288 230 1.3 1
C252012WB-4R7 4.7 400 320 1.2 0.9

 

Данные в таблицах 5…7 представлены при выполнении следующих условий:

  • Индуктивность измеряется на частоте 3 МГц.
  • Сопротивление обмотки измеряется на постоянном токе.
  • Ток насыщения – постоянный ток через обмотку дросселя, при котором индуктивность снижается до 70%, по сравнению с начальной величиной индуктивности.
  • Тепловой ток – постоянный ток через обмотку дросселя, при котором ее перегрев составляет 40°С (при температуре окружающей среды 25°С).

Рис. 4. Внешний вид, габаритные размеры и посадочное место на печатной плате дросселей серии C201610

Рис. 4. Внешний вид, габаритные размеры и посадочное место на печатной плате дросселей серии
C201610

Рис. 5. Внешний вид, габаритные размеры и посадочное место на печатной плате дросселей серий C252010 и C252012

Рис. 5. Внешний вид, габаритные размеры и посадочное место на печатной плате дросселей серий
C252010 и C252012

 

Они выполнены в корпусах для поверхностного монтажа высотой не более 1 мм и 1.2 мм соответственно (рисунки 4…5). Хотя по удельной энергоемкости эти дроссели уступают конкурентам с сердечником из порошкового железа в 2…2.5 раза, возможность их использования на более высоких частотах и при больших пульсациях тока обеспечивает их высокую удельную мощность. В совокупности две новые линейки силовых дросселей Sumida хорошо дополняют друг друга, равно как и линейку CDMC6D28NP, CDMC8D28NP и CDMC104NP, давая производителям низковольтных сильноточных преобразователей напряжения возможность выбора оптимальных компонентов практически для любых вариантов технических требований.

 

Заключение

Низкопрофильные силовые дроссели поверхностного монтажа, выпускаемые компанией Sumida, широко представлены в каталоге продукции, поставляемой компанией КОМПЭЛ. Они позволяют реализовать преобразователи напряжения чрезвычайно малой толщины, обладающих весьма высокими параметрами.

Все компоненты оптимизированы для монтажа на автоматизированном оборудовании.

 

Литература

  • Product Catalog2014//Sumida Corp., 11.2013-227 p.p.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Наши информационные каналы