TDK представляет компактные синфазные дроссели на 1250 В для высоковольтных преобразователей постоянного тока

Компания TDK представила серию высоковольтных тококомпенсированных двойных дросселей с кольцевым сердечником B82722V6*B040 для напряжений шины постоянного тока до 1250 В (630 В переменного тока) в компактной силовой электронике.

Компоненты высоковольтных синфазных дросселей предназначены для силовых преобразователей, приводов промышленных двигателей и импульсных источников питания, в которых все чаще используются силовые полупроводники SiC и GaN и которые работают с повышенными напряжениями на шине постоянного тока, где подавление электромагнитных помех, координация изоляции и пространство на печатной плате являются критическими ограничениями при проектировании.

Основные функции и преимущества

Эта серия спроектирована так, чтобы сочетать возможности очень высокого напряжения с небольшой вертикальной занимаемой площадью, что упрощает реализацию высоковольтных архитектур без увеличения площади фильтра.

• Напряжение и изоляция
  • Предназначен в первую очередь для постоянного напряжения до 1250 В и 630 В переменного тока при частоте 50/60 Гц.
  • Использует многослойную твердую изоляцию и протестирован при линейном напряжении 3750 В для обеспечения надежной электрической изоляции в высоковольтных системах.
• Компактная механическая конструкция
  • Каждый дроссель имеет размеры примерно 23 × 15,5 × 24 мм (Д × Ш × В) в вертикальном корпусе со сквозными отверстиями.
  • Двойной дроссель с кольцевым сердечником и пластиковый разъем обеспечивают механическую стабильность, сохраняя при этом небольшую площадь печатной платы.
• Электрическая плита
  • Варианты номинальной индуктивности от 3,3 мГн до 22 мГн с допуском −30/+50%.
  • Номинальный ток от 0,85 А до 3,0 А при температуре +70 °C, что позволяет найти компромисс между затуханием и допустимым током.
• Эффективность электромагнитных помех
  • Особая технология автоматической намотки обеспечивает высокие резонансно-частотные характеристики, что важно для преобразователей с быстрым фронтом от SiC/GaN-переключателей.
  • Типичная паразитная индуктивность составляет около 0,6% от номинальной индуктивности, что дает некоторый импеданс в симметричном (дифференциальном) режиме, сохраняя при этом основную функцию, направленную на подавление синфазного сигнала.
• Безопасность и соответствие требованиям
  • Ферритовый сердечник с эпоксидным покрытием и пластиковый разъем, соответствующий стандарту UL 94 V‑0, обеспечивают пожаробезопасность и надежность.
  • Эта конструкция соответствует требованиям IEC 60938-2 и IEC/UL 60939-3 для дросселей и фильтров электромагнитных помех и совместима с RoHS.
  • Компоненты подходят для пайки волновой пайкой и подходят для стандартных производственных линий THT.

Для инженеров-конструкторов конечным результатом является готовый к использованию высоковольтный синфазный дроссель, который достаточно мал для плотной компоновки, но при этом имеет четкую изоляцию и уровни испытаний. Для покупателей унифицированный форм-фактор нескольких электрических вариантов упрощает хранение и поиск вторичных поставщиков в рамках одной серии.

Типичные приложения

TDK прямо указывает подавление синфазных помех, компактные переключаемые приложения и преобразователи частоты в качестве основных применений серии B82722V6*B040. На практике это выражается в нескольких конкретных вариантах использования.

В высоковольтных преобразователях постоянного тока и переменного тока в постоянный ток, особенно с промежуточными звеньями постоянного тока напряжением около 800–1250 В, эти дроссели можно размещать в линиях шины постоянного тока как часть входного или выходного фильтра электромагнитных помех. Они помогают снизить синфазный шум, возвращающийся в сеть или включающийся в чувствительную схему управления, что особенно важно, когда силовые каскады SiC или GaN создают крутые переходы dv/dt.

В приводах промышленных двигателей и преобразователях частоты дроссели могут использоваться на стороне инвертора или рядом с цепью постоянного тока для ограничения синфазных токов, которые в противном случае могли бы вызвать нежелательные излучения, токи утечки или дополнительную нагрузку на изоляцию двигателя и кабельные системы. Компактный вертикальный формат предпочтителен в переполненных шкафах для приводов, где площадь платы невелика, но несколько дополнительных миллиметров высоты допустимы.

В компактных SMPS для промышленного, телекоммуникационного или серверного питания сочетание высокого напряжения на шине, небольшой занимаемой площади и высокочастотных характеристик позволяет дросселям служить основным синфазным элементом в многокаскадном фильтре электромагнитных помех наряду с конденсаторами X, Y-конденсаторами и дополнительными дросселями дифференциального режима.

Технические особенности

В таблице ниже приведены основные электрические данные шести членов семейства B82722V6*B040.

Код заказа Номинальный ток при +70 °C (А) Номинальная индуктивность (мГн, −30/+50%) Бродящая индуктивность тип. (мкГн) Сопротивление постоянному току, тип. (мОм) B82722V6851B0400.8522130550B82722V6112B0401.11592320B82722V6152B0401.5106118 8Б82722В6202Б0402.06.840115Б82722В6252Б0402.54.72876Б82722В6302Б0403.03.32053

При увеличении допустимого тока с 0,85 А до 3,0 А номинальная индуктивность уменьшается с 22 мГн до 3,3 мГн вместе с уменьшением сопротивления постоянному току. Это типичный компромисс для дросселей с токовой компенсацией:устройства с более высоким током имеют меньший импеданс, но меньшие потери и более высокий тепловой запас; Устройства с меньшим током имеют более высокий импеданс, но должны проводить меньший ток. Значения паразитной индуктивности еще раз подтверждают отношение примерно 0,6% к номинальной индуктивности во всей серии.

Механически все варианты имеют один и тот же вертикальный тороидальный сердечник с эпоксидным покрытием и пластиковым разъемом, что упрощает конструкцию печатной платы, поскольку одно основание поддерживает все шесть электрических опций. Дроссели предназначены для пайки волновой пайкой, которая до сих пор распространена в сборках силовой электроники, в которых используются большие конденсаторы, трансформаторы и другие сквозные компоненты.

Заметки по проектированию для инженеров

При практическом проектировании часто бывает полезно подумать о характеристиках фильтра, температурных ограничениях, компоновке и безопасности. Приведенные ниже пункты суммируют ключевые аспекты каждой из этих областей.

• Выбор правильного варианта
  • Начните с необходимого синфазного импеданса на доминирующих частотах помех, затем выберите значение индуктивности, которое обеспечивает достаточный запас даже при пределе допуска –30%.
  • Сопоставьте номинальный ток при +70 °C с среднеквадратичным значением тока в ваших линиях для наихудшего случая, включая ожидаемые перегрузки и температурные условия окружающей среды.
  • Используйте детали с более высокой индуктивностью/меньшим током, когда затухание критично, а токи умеренные; используйте типы с более низкой индуктивностью/более высоким током, где преобладают потери проводимости и повышение температуры.
• Поведение EMI и взаимодействие с остальной частью фильтра
  • Высокая резонансная частота структуры обмотки является преимуществом в преобразователях на основе SiC/GaN со значительным содержанием высоких частот, но это также означает, что необходимо проверять взаимодействие с конденсаторами Y, конденсаторами X и демпферами, чтобы избежать нежелательных резонансов.
  • Прибл. Паразитная индуктивность 0,6 % добавляет небольшую, но ненулевую составляющую дифференциального режима; в простых фильтрах это часто бывает полезно, но в сложных проектах это следует учитывать при моделировании или расчетах.
• Термические и механические аспекты
  • Убедитесь, что потери в меди (I²R) и любые дополнительные потери от высокочастотных токов остаются в допустимых пределах во всем диапазоне рабочих температур.
  • Обеспечьте достаточный вертикальный зазор и рассмотрите возможность механической фиксации, если система подвержена вибрации, даже несмотря на то, что сердечник с эпоксидным покрытием и пластиковый коллектор уже обеспечивают прочную конструкцию.
• План, безопасность и стандарты
  • Разместите дроссель близко к точке входа/выхода шума (например, рядом с разъемами или узлами звена постоянного тока) и проложите две линии плотной парой до и после ядра, чтобы минимизировать площадь петли.
  • Держите следы чувствительного сигнала подальше от дросселя, чтобы избежать нежелательной связи.
  • Проверьте пути утечки и воздушные зазоры вокруг контактов и между изолированными областями в соответствии с соответствующим стандартом оборудования, используя уровень линейного тестирования 3750 В и классификацию IEC 60938-2 / IEC/UL 60939-3 в качестве входных данных со стороны компонента.

В целом, серия B82722V6*B040 предлагает простой способ реализации высоковольтной синфазной фильтрации в компактных силовых преобразователях, особенно там, где SiC и Gпереключатели aN требуется более надежный контроль электромагнитных помех без ущерба для места на плате.

Источник

Эта статья основана на официальном пресс-релизе TDK Electronics о серии высоковольтных синфазных дросселей B82722V6*B040 и соответствующей технической информации, представленной на веб-сайте TDK Electronics, с дополнительными независимыми комментариями, направленными на поддержку проектирования и выбора компонентов для высоковольтных преобразователей и приводов.

Ссылки

1. Пресс-релиз TDK – Компактный преобразователь постоянного тока на 1250 В с новым высоковольтным синфазным дросселем
2. Категория продукции TDK – Сетевые дроссели
3. Пресс-релиз в формате PDF – технические подробности


YAGEO представляет сильноточные пленочные конденсаторы Y2/X1 для современных широкозонных энергосистем Link Labs и Hubble совершают революцию в отслеживании активов благодаря плавной интеграции GPS, сотовой связи и Bluetooth