YAGEO METCOM Metal Composite Power Inductors
Los vehículos autónomos, ya sean automóviles o robots móviles, requieren cantidades significativas de energía para operar. En tareas de locomoción, especialmente, los circuitos de suministro de energía son puestos a prueba. Los componentes a nivel de placa, como inductores, resistencias y MOSFETs, deben ser lo suficientemente fuertes para manejar transitorios de voltaje, pero lo suficientemente eficientes para utilizar un mínimo de energía de la batería. Este artículo de YAGEO explora los beneficios de los inductores de potencia de compuesto metálico METCOM en aplicaciones móviles de conmutación CC-CC.
Los inductores son uno de los componentes de circuitos eléctricos y electrónicos más utilizados, junto con los capacitores y resistores. Un inductor es un componente pasivo de almacenamiento de energía que almacena energía magnética. La construcción de un inductor es relativamente sencilla, consistiendo solo en un alambre enrollado en una bobina. El símbolo de circuito del 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 energiza un inductor, inmediatamente se desarrolla un voltaje a través de él. Sin embargo, la corriente a través del inductor no cambia abruptamente. En palabras simples, 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
En un circuito puramente inductivo, la tensión adelanta a la corriente por 90°. Las formas de onda de la tensión y la 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 energía magnética para su funcionamiento. Ejemplos de tales máquinas y dispositivos incluyen motores, transformadores, relés, altavoces y fuentes de alimentación. Las bobinas y enrollamientos dentro de motores, transformadores y generadores son ejemplos de inductores.
Inductores de Potencia METCOM
El material de construcción de los inductores juega un papel vital en la determinación de las características de rendimiento de los inductores. Una aplicación principal de los inductores es en convertidores DC-DC y 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 a menudo no cumplen con el rendimiento en aplicaciones automotrices exigentes. Sin embargo, los inductores compuestos de metal son una solución ideal en aplicaciones automotrices de SMPS (fuente de alimentación conmutada).
La primera ventaja de los inductores compuestos de metal es las altas características de saturación que proporcionan una mayor tolerancia a las transiciones 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 funcionamiento de los inductores METCOM de la serie MPEV es de 180oC.
Inductor de potencia serie METCOM MPEV
Figura 4
Ventajas y Aplicaciones
Los inductores de potencia compuestos de metal de la serie METCOM MPEV están diseñados explícitamente 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 e inductores de filtro EMI. Algunas de las aplicaciones destacadas de los inductores de potencia METCOM en la industria automotriz son:
Faros LED
Paneles 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 son:
Mayor tolerancia a transitorios de corriente
Configuración SMD
Rango de inductancia de 0.47-47 μH
Temperatura máxima de funcionamiento: 180oC
Bajo ruido acústico
Flujo de fuga magnético bajo
Calificado AEC-Q200
Las fuentes de alimentación conmutadas operan a altas frecuencias y tienen potencias nominales. Por 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 llevar a daños en el circuito y fallos en los componentes. La construcción de metal compuesto de los inductores METCOM asegura 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 se mejoran significativamente. Además, el bajo ruido acústico y el flujo de fuga magnético mejoran la eficiencia energética de la SMPS (Supply Mode Power Switching o Fuente de Alimentación Conmutada).
La investigación, ciencia de materiales y desarrollo de polvo magnético de KEMET proporcionan 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
En la figura a continuación se proporciona una demostración estructural en corte de los inductores de potencia METCOM:
Estructura interna del inductor de potencia METCOM
Figura 6
El núcleo compuesto de metal del inductor de potencia consiste en polvo magnético, material aglutinante y revestimiento de aislamiento. Este material compuesto asegura un rendimiento superior y características eléctricas/térmicas. El revestimiento de aislamiento es necesario para evitar el contacto entre partículas, de modo que el material del núcleo sea discontinuo. La discontinuidad del material del núcleo previene la saturación temprana del flujo magnético debido a las corrientes de Foucault. Un núcleo saturado no puede llevar más flujo magnético y resulta en pérdida de energía debido al calentamiento. La resistencia a la temperatura del revestimiento es lo que permite el funcionamiento a alta temperatura de MPEV. Las ventajas significativas ofrecidas por la construcción de metal compuesto incluyen un valor de inductancia estable, menores pérdidas por fugas, reducción del estrés del núcleo y baja temperatura.
Fuentes de Alimentación en Modo Conmutado para Automoción
En este momento, la industria de los vehículos eléctricos está atravesando un auge y dominará el panorama automotriz en los próximos años. Los suministros de energía conmutada siempre han sido una parte integral del sistema eléctrico de cualquier coche. Sin embargo, con la llegada de los vehículos eléctricos, la importancia de estos suministros de energía 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 suministros de energía conmutada para su funcionamiento. Además, sistemas críticos de seguridad como el ABS, las bolsas de aire, el control de crucero, la evitación de colisiones y la dirección asistida dependen todos de suministros de energía de alto rendimiento. Por lo tanto, la confiabilidad y la seguridad de los suministros de energía automotriz son de suma importancia. El fallo o mal funcionamiento de un suministro de energía puede llevar a la pérdida de un subsistema crítico, resultando 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 vehículos eléctricos. Con su tecnología superior de metal compuesto, estos inductores proporcionan inductancia estable y ofrecen mayores clasificaciones de potencia y temperatura.
Sistema de conversión de energía automotriz
Figura 7
Los inductores de potencia KEMET METCOM MPEV también son valiosos para aplicaciones en otras industrias, aparte de la industria automotriz. Estos inductores de potencia pueden ser utilizados en convertidores DC-DC y en fuentes de alimentación conmutadas usadas en convertidores de potencia, sistemas de automatización y sistemas de procesamiento de imágenes. Los inductores de potencia METCOM pueden usarse efectivamente en convertidores DC-DC 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 grado de consumo, comercial e industrial. 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 están calificadas bajo 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 inductores MPX y MPXV alcanzan hasta 155°C de temperatura de funcionamiento, mientras que los inductores MPEV llegan incluso hasta 180°C.
Se proporciona una comparación de inductores compuestos de metal y de ferrita en la siguiente figura:
Comparación de inductores de ferrita y compuestos metálicos
Figura 8
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