TDK lança bobinas compactas de modo comum de 1250 V para conversores CC de alta tensão

A TDK lançou a série B82722V6*B040 de bobinas duplas de núcleo anelar de alta tensão e compensação de corrente para tensões de barramento CC de até 1250 V (630 V CA) em eletrônica de potência compacta.

Os componentes do indutor de modo comum de alta tensão destinam-se a conversores de energia, acionamentos de motores industriais e fontes de alimentação comutadas que usam cada vez mais semicondutores de potência SiC e GaN e operam com tensões elevadas de barramento CC, onde a supressão de EMI, a coordenação de isolamento e o espaço de PCB são restrições críticas de projeto.

Principais recursos e benefícios

A série foi projetada para combinar capacidade de tensão muito alta com uma pequena área vertical, facilitando a realização de arquiteturas de alta tensão sem ampliar a área do filtro.

• Tensão e isolamento
  • Projetado principalmente para tensões CC de até 1250 V e 630 V CA a 50/60 Hz.
  • Usa isolamento sólido multicamadas e é testado em 3.750 V linha a linha para isolamento elétrico robusto em sistemas de alta tensão.
• Projeto mecânico compacto
  • Cada estrangulador mede cerca de 23 × 15,5 × 24 mm (C × L × A) em um pacote vertical com orifício passante.
  • A estrutura do estrangulamento duplo com núcleo em anel e o cabeçote de plástico proporcionam estabilidade mecânica enquanto mantêm a área ocupada pela PCB pequena.
• Faixa elétrica
  • Opções de indutância nominal de 3,3 mH a 22 mH com tolerância de −30/+50%.
  • Correntes nominais de 0,85 A a 3,0 A a +70 °C, permitindo uma compensação entre atenuação e capacidade de corrente.
• Desempenho de EMI
  • Uma técnica especial de enrolamento automatizado produz características de alta frequência de ressonância, o que é importante para conversores com bordas rápidas de chaves SiC/GaN.
  • A indutância parasita típica é de cerca de 0,6% da indutância nominal, fornecendo alguma impedância de modo simétrico (modo diferencial) enquanto mantém a função principal focada na supressão de modo comum.
• Segurança e conformidade
  • O núcleo de ferrite revestido com epóxi e o cabeçote de plástico compatível com UL 94 V-0 oferecem segurança contra incêndio e robustez.
  • O design atende aos requisitos IEC 60938‑2 e IEC/UL 60939‑3 para bobinas e filtros EMI e é compatível com RoHS.
  • Os componentes são adequados para soldagem por onda, adaptando-se a linhas de produção THT padrão.

Para os engenheiros de projeto, o efeito final é um indutor de modo comum de alta tensão pronto para uso, pequeno o suficiente para layouts densos, mas ainda assim especificado com isolamento claro e níveis de teste. Para os compradores, o formato unificado em diversas variantes elétricas simplifica o armazenamento e a segunda aquisição dentro da mesma série.

Aplicações típicas

O TDK lista explicitamente a supressão de interferência de modo comum, aplicações de modo de comutação compactas e conversores de frequência como as principais aplicações da série B82722V6*B040. Na prática, isto se traduz em vários casos de uso concretos.

Em conversores CC/CC e CA/CC de alta tensão, especialmente aqueles com links CC intermediários em torno de 800–1250 V, essas bobinas podem ser colocadas nas linhas do barramento CC como parte do filtro EMI de entrada ou saída. Eles ajudam a reduzir o ruído de modo comum que retorna à rede elétrica ou se acopla a circuitos de controle sensíveis, o que é particularmente importante quando os estágios de potência SiC ou GaN geram transições dv/dt acentuadas.

Em acionamentos de motores industriais e conversores de frequência, as bobinas podem ser usadas no lado do inversor ou perto do barramento CC para limitar correntes de modo comum que, de outra forma, causariam emissões indesejadas, correntes de fuga ou tensão adicional no isolamento do motor e nos sistemas de cabos. O formato vertical compacto é vantajoso em gabinetes lotados onde a área da placa é escassa, mas alguns milímetros extras de altura são aceitáveis.

Em SMPS compactos para energia industrial, de telecomunicações ou de servidores, a combinação de alta capacidade de tensão de barramento, tamanho reduzido e comportamento de alta frequência permite que as bobinas sirvam como o principal elemento de modo comum em um filtro EMI de vários estágios, juntamente com capacitores X, capacitores Y e bobinas de modo diferencial opcionais.

Destaques técnicos

A tabela abaixo resume os principais dados elétricos dos seis membros da família B82722V6*B040.
Código de pedido Corrente nominal a +70 °C (A) Indutância nominal (mH, −30/+50%) Tipo de indutância parasita. (µH) Tipo de resistência DC. (mΩ) B82722V6851B0400.8522130550B82722V6112B0401.11592320B82722V6152B0401.5106118 8B82722V6202B0402.06.840115B82722V6252B0402.54.72876B82722V6302B0403.03.32053
À medida que a capacidade de corrente aumenta de 0,85 A para 3,0 A, a indutância nominal diminui de 22 mH para 3,3 mH, juntamente com uma redução na resistência DC. Esta é a compensação típica em indutâncias com compensação de corrente:dispositivos com correntes mais altas oferecem menor impedância, mas menores perdas e maior margem térmica; dispositivos de corrente mais baixa oferecem maior impedância, mas devem transportar menos corrente. Os valores de indutância parasita confirmam novamente a relação de aproximadamente 0,6% em relação à indutância nominal em toda a série.

Mecanicamente, todas as variantes compartilham o mesmo núcleo toroidal vertical revestido de epóxi com cabeçote de plástico, o que simplifica o projeto da PCB porque um espaço único suporta todas as seis opções elétricas. As bobinas são destinadas à soldagem por ondas, o que ainda é comum em conjuntos de eletrônica de potência que utilizam grandes capacitores, transformadores e outros componentes passantes.

Notas de projeto para engenheiros

Para um projeto prático, muitas vezes é útil pensar em termos de desempenho do filtro, limites térmicos, layout e segurança. Os pontos abaixo resumem os principais aspectos de cada uma dessas áreas.

• Escolher a variante certa
  • Comece pela impedância de modo comum necessária nas frequências de interferência dominantes e, em seguida, selecione um valor de indutância que forneça margem suficiente mesmo no limite de tolerância de -30%.
  • Combine a corrente nominal a +70 °C com a corrente RMS de pior caso em suas linhas, incluindo sobrecargas esperadas e condições de temperatura ambiente.
  • Use peças de indutância mais alta/corrente mais baixa quando a atenuação for crítica e as correntes forem modestas; use tipos de indutância mais baixa/corrente mais alta, onde as perdas de condução e o aumento de temperatura dominam.
• Comportamento EMI e interação com o restante do filtro
  • A alta frequência de ressonância da estrutura do enrolamento é vantajosa em conversores baseados em SiC/GaN com conteúdo significativo de alta frequência, mas também significa que a interação com capacitores Y, capacitores X e amortecedores deve ser verificada para evitar ressonâncias indesejadas.
  • O aprox. 0,6% de indutância parasita adiciona um componente de modo diferencial pequeno, mas diferente de zero; em filtros simples isso geralmente é benéfico, mas em projetos restritos deve ser incluído em simulações ou cálculos.
• Considerações térmicas e mecânicas
  • Confirme se as perdas de cobre (I²R) e quaisquer perdas adicionais de correntes de alta frequência permanecem dentro dos limites aceitáveis em toda a faixa de temperatura operacional.
  • Garanta espaço vertical suficiente e considere a fixação mecânica se o sistema estiver sujeito a vibrações, mesmo que o núcleo revestido de epóxi e o cabeçote de plástico já forneçam uma construção robusta.
• Layout, segurança e padrões
  • Coloque o indutor perto do ponto de entrada/saída de ruído (por exemplo, perto de conectores ou nós de link CC) e roteie as duas linhas como um par apertado antes e depois do núcleo para minimizar a área do loop.
  • Mantenha traços de sinal sensíveis longe do indutor para evitar acoplamento indesejado.
  • Valide as distâncias de fuga e folga ao redor dos pinos e entre domínios isolados de acordo com o padrão de equipamento relevante, usando o nível de teste linha a linha de 3.750 V e as classificações IEC 60938-2 / IEC/UL 60939-3 como entrada do lado do componente.

No geral, a série B82722V6*B040 oferece uma maneira simples de implementar filtragem de modo comum de alta tensão em conversores de energia compactos, especialmente onde SiC e Ginterruptores aN exigem um controle EMI mais robusto sem sacrificar o espaço da placa.

Fonte

Este artigo é baseado no comunicado de imprensa oficial da TDK Electronics para a série de indutores de modo comum de alta tensão B82722V6*B040 e nas informações técnicas associadas fornecidas no site da TDK Electronics, com comentários independentes adicionais destinados a apoiar o projeto e a seleção de componentes para aplicações de conversores e inversores de alta tensão.

Referências

1. Comunicado de imprensa da TDK – Projetos de conversores compactos de 1250 V CC com um novo indutor de modo comum de alta tensão
2. Categoria de produto TDK – Bobinas de linha de energia
3. PDF do comunicado de imprensa – detalhes técnicos